WO2013160220A1 - Drive unit for a crusher for the comminution of bulk material - Google Patents

Drive unit for a crusher for the comminution of bulk material Download PDF

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WO2013160220A1
WO2013160220A1 PCT/EP2013/058246 EP2013058246W WO2013160220A1 WO 2013160220 A1 WO2013160220 A1 WO 2013160220A1 EP 2013058246 W EP2013058246 W EP 2013058246W WO 2013160220 A1 WO2013160220 A1 WO 2013160220A1
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WO
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crusher
shaft
drive unit
transmission
elastic coupling
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/058246
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German (de)
French (fr)
Inventor
Viktor Raaz
Michael Schmedding
Original Assignee
Thyssenkrupp Resource Technologies Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28Details
    • B02C4/42Driving mechanisms; Roller speed control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26Details
    • B02C13/30Driving mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/16Details
    • B02C18/24Drives

Definitions

  • the present invention relates to a drive unit for a crusher for crushing bulk material, comprising at least one drive motor for rotating drive at least one crusher roller, further comprising a transmission with an input shaft for connecting the drive motor and with an output shaft, with which the breaker roller is brought into operative connection
  • Drive units for crushers must withstand high impact loads, for example, when large and hard components of the bulk material get between the crusher rollers, which can lead to an abrupt delay in the rotational movement in the crusher rollers.
  • the sudden delay of the rotational movement in the crusher rollers can be transmitted via the operative connection in the transmission and even into the drive motor, and by the impact load, the transmission and the drive motor Get damaged.
  • the drive motor may be formed by an electric motor or by an internal combustion engine, with the input shaft of the transmission reflecting the high speed side of the transmission, and the output shaft in operative connection with the crusher roller forming the low speed output side of the transmission Gearboxes and the crusher roller suddenly delayed, resulting in the fast-running side with the drive motor and the input shaft of the transmission, an even higher impact load by the rotation delay.
  • the drive motor with the transmission can be considered as a first rotational inertia unit, whereas the crusher roller can form a second rotational mass inertia unit.
  • the two mass moment of inertia units it will be understood that with abrupt delays in the rotational motion of the second rotating mass formed by the crusher roll, there will be a significant amount of torsional stress throughout the powertrain which can lead to permanent damage and premature failure of the drive unit.
  • idealized consideration of a fully elastic impact between the crusher rolls it can even be assumed, with a fundamental consideration of the conservation of energy, that the rotation of the crusher roll transitions from a first rotary movement into an opposite rotary movement, which can assume the same rotational speed in the opposite direction.
  • Crusher rolls can have a larger diameter with a smaller toothing, whereas sizers have a smaller roll diameter, on which larger toothed elements are arranged for comminuting the bulk material or other objects and, for example, can rotate relative to one another. With Sizem too, abrupt delays in the rotational movement of the roller can occur, which cause the same load on the drive unit.
  • DE 1 903 340 U shows a breakage protection for the drive unit of a crusher with a lamella arranged between a flywheel and a breaking axis, which in its fracture cross-section is predetermined in such a way that it can serve as a safety coupling.
  • a drive unit for a crusher for crushing bulk material is shown by way of example, and between the drive motor and the crusher roller, a transmission belt, referred to as V-belt, is arranged.
  • V-belt a transmission belt
  • Such a belt is used to transfer the drive power from the drive motor to the input shaft of the crusher roller for sufficient energy absorption to protect the system from two Rotationsmasseriträgheftsöen from damage, such a V-belt but not serve.
  • a drive unit for a crusher for crushing bulk material is shown, and via a gear having a synchronizing stage, two crusher rollers U1 and U2 are driven to rotate synchronously with each other in opposite directions.
  • the drive is made by several motors, and between the motors and the crusher rollers, a transmission is arranged which constitutes a rigid, inelastic connection.
  • a slow-moving side represented by slow-speed crusher rollers
  • a fast-moving side represented by the motors
  • the invention includes the technical teaching that the operative connection between the output shaft of the transmission and the crusher roller has at least one elastic coupling member, are elastically absorbable with the torsional impacts between the unit of the drive motor and the transmission as a first Rotationsmassenträgheitsaku and the crusher roller as a second Rotationsmassenträgheitsappel ,
  • an elastic coupling member as an operative connection between the output shaft of the transmission and the crusher roller has the advantage that torsional impacts between the unit of drive motor and the transmission as a first Rotationsmassenträgheitsaku and the crusher roller as a second rotational mass ntrdgheitsappel are elastically and in particular fully elastic absorbable
  • the elastic coupling element according to the invention forms in the drive train between the drive motor and the crusher blade initially no vibration damper, such as a rubber elastic V-belt, but the elastic coupling member is designed so that torsional shocks between the rotational mass inertia can be taken schade rtlitis by a torsional elasticity, without dasa (components of the drive unit can be damaged.)
  • the crusher rollers block, thus a torsional shock is caused, and to avoid torque peaks in the drive train from the drive motor to the crusher rollers, the elastic coupling member can absorb an amount of energy by torsionally elastic storage, Furthermore, at least one further elastic coupling
  • a smaller rotational mass and a larger rotational kinetic energy can be stored kinetically in one of the rotational mass carrying units, caused by different mass moment of inertia and / or by different gravitational forces
  • the elastic coupling member for receiving a deformation energy is designed so that a deformation energy can be absorbed, which corresponds to at least the simple, preferably twice, more preferably three times and most preferably four times the value of the smaller rotational energy in the rotational mass inertia units. This value arises when it is ideally assumed that in the case of a fully elastic impact of a crusher roller with a body of the bulk material, it is accelerated from a first rotational direction at a first rotational speed in the opposite rotational direction at the same rotational speed.
  • the elastic coupling element may receive at least four times the rotational energy stored as lesser of two rotational energies in the mass indexing units to take into account that the above considerations apply preferably for the rated speed or for the preferred rated speed range or for the speed or the speed range of the stationary, permanent operation of the crusher.
  • the elastic coupling member for this purpose is installed in the slowly running part of the drive train of the drive unit, namely between the output shaft of the transmission and the at least one breaker roller.
  • the invention is based on the finding that the breaking operations on typical solid materials are very short-term, for example, from a fraction to a few milliseconds, and are considered as a shock load for the excitation of the typical drive waveforms with frequencies in the range significantly less than 100 Hz. Thanks to at least one highly elastic coupling member, the low natural vibration frequencies in the drive train are significantly reduced and the maximum deflection values, in particular for the first harmonic amplitude after a crushing process, significantly reduced. This also results in a clear advantage in the normal operation of the crusher by the elastic coupling member.
  • the elastic coupling member may be formed by a Torsionswelte having in particular a length-diameter ratio of 5 to 50, preferably from 15 to 25 and particularly preferably from 10 to 20.
  • the diameter of the torsion shaft may be about 20 cm, and the length of the torsion shaft is about 4 m, preferably 4.50 m.
  • the torsion wave can be made of a steel tube or of a solid steel rod, and by the length of the torsion wave is a particularly large energy torsionally elastic in the torsion, in particular short-term stored.
  • the transmission may be designed such that at least a portion of the torsion shaft is passed through the transmission and or through a hollow crusher shaft.
  • the elastic coupling member may be formed by a flexible coupling. This can be according to the invention between the output shaft of the transmission and the crusher roller, for example, the main shaft of the crusher roller, are.
  • the at least one further elastic coupling member between the transmission and the drive motor can also be formed by a torsion shaft and / or by an elastic coupling.
  • the drive unit for a crusher can have, for example, at least two crusher rollers, which are driven by a drive motor and preferably via a common transmission.
  • Each crusher roller can be assigned to drive an elastic coupling member, so for example a torsion shaft and / or a flexible coupling, via which the Arrtriebsburnmornent is transmitted to the associated crusher roller.
  • the transmission may have a synchronous steps by which two parallel extending and counter-rotating torsional shafts with a drive motor for driving associated crusher rollers can be driven.
  • the torsion waves can extend parallel to each other extending from the gearbox to the crusher rollers, so that the torsion shafts also rotate in opposite directions to each other.
  • connection of the drive motor to the input shaft of the transmission can have a torque limiting clutch.
  • the torque limiting clutch for example, as a slip clutch, as a disconnect clutch or alternatively or additionally as Slip clutch between the drive motor and the transmission can be arranged.
  • a slip clutch for example, be a fluid turbo coupling or a magnetic coupling, which require a torque transmission through a speed difference, the so-called slip, between the input shaft of the transmission and the motor shaft of the drive motors.
  • an elastic connection coupling may additionally be provided, which may also be designed as a structural unit with the torque limiting clutch.
  • the torsion shaft may have a connection with the output shaft of the transmission formed by a shaft-hub connection or a flange connection, wherein the output shaft may be formed as a hollow shaft and wherein the torsion shaft may extend through the hollow shaft to achieve that at least part of the torsion shaft extends through the transmission, in which the hollow shaft is received.
  • the flange connection can also be formed by any further shaft-hub connection.
  • connection of the torsion shaft with the crusher roller may comprise a clutch which is designed in particular as a barrel clutch, as a quick release coupling, as a flange coupling and / or as a toothed coupling Torsionswelle be included in a barrel clutch, and between the barrel clutch and the crusher roller can be located next to a storage of the roll axis a quick release.
  • a clutch which is designed in particular as a barrel clutch, as a quick release coupling, as a flange coupling and / or as a toothed coupling Torsionswelle be included in a barrel clutch, and between the barrel clutch and the crusher roller can be located next to a storage of the roll axis a quick release.
  • Figure 1 is a schematic view of a drive unit with the features of the present invention.
  • Figure 2 is a detailed view of an embodiment of a
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of a drive unit 1 for a crusher for crushing bulk material, wherein the drive unit 1 is used to rotate a crusher roller 11.
  • the drive unit 1 has a drive motor 10, wherein furthermore a transmission 12 is provided, which has an input shaft 13 and is designed to connect the drive motor 10, furthermore, the transmission 12 has an output shaft 14, with which the breaker roller 11 brought into operative connection is.
  • the operative connection between the output shaft 14 of the gear 12 and the crusher roller 11 comprises an elastic coupling member, wherein in the schematic example, the elastic coupling member is shown both as a torsion shaft 15 and as a flexible coupling 16.
  • the elastic coupling member 15, 16 is thus formed both by a torsion shaft 15 and by a flexible coupling 16, wherein also only one torsion shaft 15 or only one elastic coupling 16 between the output shaft 14 of the transmission 12 and the crusher roller 11 may be provided.
  • the illustrated driveline is exemplarily divided into two rotational mass inertial units J1 and J2, and the rotational inertia unit J1 is formed by the fast-traveling side of the driveline, namely by the drive motor 10 and the transmission 12.
  • the rotational mass unit J2 is defined by the slow-moving part of the driveline In this case, either the first rotational mass unit J1 or the second Rotattonsmasserrtrögheitsö J2 include a smaller rotational energy during operation of the drive unit.
  • the entire inertia of the crusher drive can be divided into a few mutually oscillating inertial components, namely with the embodiment shown in a fast rotating Rotationsmasserrgtheitheit J1 and in a slowly rotating Rotationsmassenträgheitsappel J2.
  • the elastic coupling element 15, 16 can be designed such that at least the smaller rotational energy stored in the rotational mass inertia units J1 or J2 is received in the elastic coupling element 15, 16 become.
  • a fully elastic impact in the crusher roller 11 can be accommodated without destruction and without permanent deformation, so that in particular the first rotational mass inertia unit J1 from the drive motor 10 and the transmission 12 remains undamaged
  • the invention is based on the recognition that the breaking operations of typical solid materials very short term, ranging from a fraction of a millisecond to a few milliseconds, and for the excitement of the typical Antriebsschwingungsforms with frequencies in the range clearly less than 100 Hz are considered to be a shock load. Thanks to the highly elastic drive components, in particular of the elastic coupling member 15, 16, the lowest natural vibration frequencies in drive trains are significantly reduced and the maximum deflection values, especially for the first overshoot amplitude after the impact of the crusher roller 11 by the hard body in the bulk material significantly reduced.
  • the prerequisite for the inventive reduction of the torsional moments in the breaker drive train through the elastic coupling member 15, 16 is that the elastic deformation energy which can be stored in the elastic coupling member 15, 16, the simple, preferably twice, more preferably the triple and most preferably the four times the value of the smaller rotational energy in the rotational mass units J1 or J2.
  • connection of the transmission 12 with the elastic coupling member 15, 16, shown by way of example with the torsion shaft 15, is formed by a flange 17, which can also be designed as a shaft-hub connection.
  • the connection of the elastic coupling member 15, 16, in particular of the torsion shaft 15 with the crusher roller 19 comprises a clutch 19, which may be designed for example as a barrel coupling. Furthermore, a quick release coupling between the clutch 19 and the crusher roller 11 may be provided, which is not shown in detail
  • an omentenbegrenzungskupplung 20 is shown, which may be formed as a slip clutch and or as another safety clutch, which is also flexible.
  • a torsional vibration between the drive motor 10 and the input shaft 13 of the transmission 12 may have a yielding to provide a further torsional elasticity also within the high-speed rotational inertia unit J1.
  • the torsion shaft 15 is formed in an alternative embodiment with two parts 15 'and 15 ", which extends through the gear 12 and a hollow running Breaker shaft 25 of the crusher roller 11 extend therethrough.
  • a part 15 'of the torsion shaft 15 is shown purely schematically, which extends through the gear 12 and thus through a hollow output shaft 14 therethrough, and a further part 15 "of the torsion 15 extends through the same hollow trained crusher shaft 25th
  • alternative arrangements of the flange 17 'and the clutch 19', whereby the Intelbaugonee the drive unit 1 despite a long running torsion shaft 15 may be smaller.
  • FIG. 2 shows a detailed embodiment of the drive unit 1 with the features of the present invention, wherein as elastic coupling members 15 torsional shafts 15 are provided.
  • the drive unit 1 consists of a double drive train, and with a drive motor 10 can be operated with an associated gear 12, two oppositely rotating crusher rollers 11. Since the drive unit 1 is designed as a double drive train, a total of two drive motors 10 are shown with two approximately identically constructed gears 12, which drive four crusher rollers 11 via four parallel torsional shafts 15.
  • the drive motor 10 is connected via a torque limiting clutch 20 to the input shaft 13 of the transmission 12, and the input shaft 13 drives via a first gear stage 21 an intermediate shaft 22, wherein the rotational speed of the intermediate shaft 22 by the design of the first gear stage 21 is lower than the rotational speed
  • the intermediate shaft 22 drives via a further gear stage to a synchronizing stage 18, which is formed by the teeth of two parallel-running output shafts 14 each in an output shaft 14 is connected via a flange 17, a torsion shaft 15, wherein a part of the torsion 15th extends through the output shaft 14 therethrough. This ensures that the maximum size of the drive unit 1 remains limited in spite of long-running torsion 15.
  • the torsion waves 15 and thus the crusher rollers 11, which are driven in pairs by a respective gear 12, run in opposite directions to each other.
  • the connection of the torsion shafts 15 with the crusher rollers 11 is formed by a coupling 1 ⁇ and a quick release coupling 23.
  • a bearing arrangement 24 in which the crusher shafts 25 are mounted wherein the bearing arrangement 24 are shown by way of example only as one-sided support of the crusher rollers 11, which also in the free, rear end may also have another, not shown bearing assembly.
  • the elastic coupling member 15 may be formed solely of an elastic coupling 16, which may be located between the flange 17 with the output shaft 14 and the clutch 19 with the crusher roller 11 or forms a direct connection between the gear 12 and the crusher roller 11 ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Abstract

The present invention relates to a drive unit (1) for a crusher for the comminution of bulk material, having at least one drive motor (10) for rotationally driving at least one crusher roller (11), further comprising a transmission (12) with an input shaft (13) for connecting the drive motor (10) and with an output shaft (14) by means of which the crusher roller (11) is brought into operational connection. The operational connection between the output shaft (14) of the transmission (12) and the crusher roller (11) has at least one elastic coupling member (15, 16) by means of which torsional shocks between the unit consisting of the drive motor (10) and the transmission (12), representing a first rotational mass inertia unit (J1), and the crusher roller (11), representing a second rotational mass inertia unit (J2), can be elastically accommodated.

Description

Antriebseinheit für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut  Drive unit for a crusher for crushing bulk material
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebeeinheit für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut, aufweisend wenigstens einen Antriebsmotor zum rotierenden Antrieb wenigstens einer Brecherwalze, weiterhin umfassend ein Getriebe mit einer Eingangswelle zur Anbindung des Antriebsmotors und mit einer Ausgangswelle, mit der die Brechenwalze in Wirkverbindung gebracht ist The present invention relates to a drive unit for a crusher for crushing bulk material, comprising at least one drive motor for rotating drive at least one crusher roller, further comprising a transmission with an input shaft for connecting the drive motor and with an output shaft, with which the breaker roller is brought into operative connection
Antriebseinheiten für Brecher müssen hohen Stoßbelastungen standhalten, beispielsweise wenn große und harte Bestandteile des Schüttgutes zwischen die Brecherwalzen gelangen, was zu einer abrupten Verzögerung der Rotationsbewegung in den Brecherwalzen führen kann. Die schlagartige Verzögerung der Rotationsbewegung in den Brecherwalzen kann über die Wirkverbindung in das Getriebe und sogar bis in den Antriebsmotor übertragen werden, und durch die Stoßbelastung können das Getriebe und der Antriebsmotor Schaden nehmen. Der Antriebsmotor kann durch einen (Elektromotor oder durch einen Verbrennungsmotor gebildet sein, wobei die Eingangswelle des Getriebes die schnell laufende Seite des Getriebes wiedergibt, und die Ausgangswelle in Wirkverbindung mit der Brecherwalze bildet die langsam laufende Ausgangsseite des Getriebes. Wird die langsame Rotationsbewegung der Ausgangswelle des Getriebes und der Brecherwalze schlagartig verzögert, so ergeben sich für die schnell laufende Seite mit dem Antriebsmotor und der Eingangswelle des Getriebes eine sogar noch höhere Stoßbelastung durch die Rotationsverzögerung. Drive units for crushers must withstand high impact loads, for example, when large and hard components of the bulk material get between the crusher rollers, which can lead to an abrupt delay in the rotational movement in the crusher rollers. The sudden delay of the rotational movement in the crusher rollers can be transmitted via the operative connection in the transmission and even into the drive motor, and by the impact load, the transmission and the drive motor Get damaged. The drive motor may be formed by an electric motor or by an internal combustion engine, with the input shaft of the transmission reflecting the high speed side of the transmission, and the output shaft in operative connection with the crusher roller forming the low speed output side of the transmission Gearboxes and the crusher roller suddenly delayed, resulting in the fast-running side with the drive motor and the input shaft of the transmission, an even higher impact load by the rotation delay.
Durch eine abstrahierte Betrachtung kann der Antriebsmotor mit dem Getriebe als eine erste Rotationsmassenträgheitseinheit betrachtet werden, wohingegen die Brecherwalze eine zweite Rotationsmassenträgheitseinheit bilden kann. Bei einer idealisierten Betrachtung der beiden Rotationsmassenträgheitseinheiten wird verstandlich, dass bei stoßartigen Verzögerungen in der Rotationsbewegung der zweiten Rotationsmasse, die durch die Brecherwalze gebildet ist, eine erhebliche Torsionsbelastung durch den gesamten Antriebsstrang verläuft, die zu dauerhaften Schäden und frühzeitigen Betriebsausfallen der Antriebseinheit führen kann. Bei idealisierter Betrachtung eines voll elastischen Stoßes zwischen den Brecherwalzen kann mit grundsätzlicher Betrachtung der Energieerhaltung sogar angenommen werden, dass die Rotation der Brecherwalze von einer ersten Drehbewegung in eine gegenläufige Drehbewegung übergeht, die die gleiche Rotationsgeschwindigkeit in Gegenrichtung annehmen kann. By abstracted consideration, the drive motor with the transmission can be considered as a first rotational inertia unit, whereas the crusher roller can form a second rotational mass inertia unit. In an idealized consideration of the two mass moment of inertia units, it will be understood that with abrupt delays in the rotational motion of the second rotating mass formed by the crusher roll, there will be a significant amount of torsional stress throughout the powertrain which can lead to permanent damage and premature failure of the drive unit. With idealized consideration of a fully elastic impact between the crusher rolls, it can even be assumed, with a fundamental consideration of the conservation of energy, that the rotation of the crusher roll transitions from a first rotary movement into an opposite rotary movement, which can assume the same rotational speed in the opposite direction.
In der vorliegenden Bezeichnung des Brechers werden sämtliche Bearbeitungsvorrichtungen zur Zerkleinerung von Schüttgut betrachtet, sodass auch sogenannte Sizer, Prallbrecher oder Hammerbrecher vorgesehen sein können, die mit einer Antriebseinheit der vorliegenden Art betrieben werden können. Brecherwalzen können einen größeren Durchmesser mit kleinerer Verzahnung aufweisen, wo hingegen Sizer einen kleineren Walzendurchmesser besitzen, auf der größere Zahnelemente zur Zerkleinerung des Schüttgutes oder sonstigen Gegenständen angeordnet sind und beispielsweise gegeneinander rotieren können. Auch bei Sizem können eine schlagartige Verzögerungen in der Rotationsbewegung der Walze entstehen, die eine ebensolche Belastung der Antriebseinheit hervorrufen. STAND DER TECHNIK In the present designation of the crusher, all processing devices for crushing bulk material are considered, so that so-called sizers, impact crushers or hammer crushers can be provided, which can be operated with a drive unit of the present type. Crusher rolls can have a larger diameter with a smaller toothing, whereas sizers have a smaller roll diameter, on which larger toothed elements are arranged for comminuting the bulk material or other objects and, for example, can rotate relative to one another. With Sizem too, abrupt delays in the rotational movement of the roller can occur, which cause the same load on the drive unit. STATE OF THE ART
Beispielsweise zeigt die DE 1 903 340 U eine Bruchsicherung für die Antriebeeinheit eines Brechers mit einer zwischen einem Schwungrad und einer Brechachse angeordneten Lamelle, die in ihrem Bruchquerschnitt so vorbestimmt ist, dass diese als Sicherungskupplung dienen kann.  For example, DE 1 903 340 U shows a breakage protection for the drive unit of a crusher with a lamella arranged between a flywheel and a breaking axis, which in its fracture cross-section is predetermined in such a way that it can serve as a safety coupling.
Weiterhin bekannt sind Antriebseinheiten mit Transmissionsriemen, und Drehstöße in den Brecherwalzen können Ober die Transmissionsriemen zwischen dem Antriebsmotor und den Brecherwalzen die Drehstöße dämpfen, sodass diese nicht mit voller Höhe in den Antriebsmotor übertragen werden, indem die Stoßenergie dissipiert wird. Nacrtteilhaft erweise sind Transmissionsriemen in der Antriebseinheit zum Betrieb von Brecherwalzen durch die hohe Nachgiebigkeit und geringe Dauerfestigkeit und entstehende Schwingungen jedoch möglichst zu vermeiden. Also known are drive units with transmission belts, and rotational shocks in the crusher rollers can dampen the rotational shocks above the transmission belts between the drive motor and the crusher rollers, so that they are not transferred to the drive motor at full height by dissipating the impact energy. Nacrtteilhaft prove transmission belts in the drive unit for the operation of crusher rollers due to the high compliance and low fatigue strength and vibrations to be avoided as possible.
Aus der DE 601 27 732 T2 ist beispielhaft eine Antriebseinheit für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut gezeigt, und zwischen dem Antriebsmotor und der Brecherwalze ist ein Transmissionsriemen, bezeichnet als V-Riemen, angeordnet. Ein solcher Riemen dient zur Übertragung der Antriebsleistung vom Antriebsmotor an die Eingangswelle der Brecherwalze, zur hinreichenden Energieaufnahme, um das System aus zwei Rotationsmasseriträgheftseinheiten vor Beschädigungen zu schützen, kann ein solcher V-Riemen jedoch nicht dienen. From DE 601 27 732 T2 a drive unit for a crusher for crushing bulk material is shown by way of example, and between the drive motor and the crusher roller, a transmission belt, referred to as V-belt, is arranged. Such a belt is used to transfer the drive power from the drive motor to the input shaft of the crusher roller for sufficient energy absorption to protect the system from two Rotationsmasseriträgheftseinheiten from damage, such a V-belt but not serve.
Aus der EP 1 593 435 A1 ist eine Antriebseinheit für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut gezeigt zeigt, und über ein Getriebe, das eine Synchronstufe aufweist, werden zwei Brecherwalzen U1 und U2 gegensinnig synchron zueinander rotierend angetrieben. Der Antrieb erfolgt über mehrere Motoren, und zwischen den Motoren und den Brecherwalzen ist ein Getriebe angeordnet das eine starre, unelastische Verbindung darstellt. Durch die Getriebe wird eine langsam laufende Seite, wiedergegeben durch langsam laufende Brecherwalzen, von einer schnell laufenden Seite, wiedergegeben durch die Motoren, getrennt, wobei zwischen der langsam laufenden Seite und der schnell laufenden Seite ausschließlich starre Komponenten im Kraftfluss des Getriebes vorgesehen sind. From EP 1 593 435 A1 a drive unit for a crusher for crushing bulk material is shown, and via a gear having a synchronizing stage, two crusher rollers U1 and U2 are driven to rotate synchronously with each other in opposite directions. The drive is made by several motors, and between the motors and the crusher rollers, a transmission is arranged which constitutes a rigid, inelastic connection. By the gearbox, a slow-moving side, represented by slow-speed crusher rollers, is separated from a fast-moving side, represented by the motors, between the slow-moving side and the fast current side exclusively rigid components in the power flow of the transmission are provided.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist damit die Aufgabe der Erfindung eine Antriebseinheit für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut zu schaffen, der eine hohe Leistungsfähigkeit des Brechers bei einer langen Betriebsdauer ermöglicht, und es ergibt sich die Aufgabe, Mittel zum Schutz der Antriebseinheit vorzusehen, durch die eine Beschädigung der Antriebseinheit bei Stoßbelastungen in der Rotation der Brecherwalzen möglichst vermieden wird.  It is therefore the object of the invention to provide a drive unit for a crusher for crushing bulk material, which allows a high performance of the crusher with a long service life, and there arises the task of providing means for protecting the drive unit, by the damage of the Drive unit is avoided as possible during shock loads in the rotation of the crusher rollers.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved on the basis of a drive unit according to the preamble of claim 1 in conjunction with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Wirkverbindung zwischen der Ausgangswelle des Getriebes und der Brecherwalze wenigstens ein elastisches Koppelglied aufweist, mit dem Torsionsstöße zwischen der Einheit aus Antriebsmotor und dem Getriebe als eine erste Rotationsmassenträgheitseinheit und der Brecherwalze als eine zweite Rotationsmassenträgheitseinheit elastisch aufnehmbar sind. The invention includes the technical teaching that the operative connection between the output shaft of the transmission and the crusher roller has at least one elastic coupling member, are elastically absorbable with the torsional impacts between the unit of the drive motor and the transmission as a first Rotationsmassenträgheitseinheit and the crusher roller as a second Rotationsmassenträgheitseinheit ,
Durch die erfindungsgemäße Einbindung eines elastischen Koppelgliedes als Wirkverbindung zwischen der Ausgangswelle des Getriebes und der Brecherwalze wird der Vorteil erreicht, dass Torsionsstöße zwischen der Einheit aus Antriebsmotor und dem Getriebe als eine erste Rotationsmassenträgheitseinheit und der Brecherwalze als eine zweite Rotationsmasse ntrdgheitseinheit elastisch und insbesondere vollelastisch aufnehmbar sind. Das erfindungsgemäße elastische Koppelglied bildet dabei im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Brecherwarze zunächst keinen Schwingungstilger, wie beispielsweise ein gummielastischer V-Riemen, sondern das elastische Koppelglied ist so ausgeführt, dass durch eine Drehelastizität Torsionsstöße zwischen den Rotationsmassenträgheitseinheiten schade rtfrei aufgenommen werden können, ohne dasa (Bestandteile der Antriebseinheit Schaden nehmen können. (Blockieren beispielsweise die Brecherwalzen plötzlich, so wird hierdurch ein Torsionsstoß hervorgerufen, und um Drehmomentspitzen im Antriebsstrang vom Antriebsmotor bis hin in die Brecherwalzen zu vermeiden, kann das elastische Koppelglied eine Energiemenge durch drehelastische Speicherung aufnehmen, die hinreichend ist, um Spitzenwerte des Torsionsstoßes zu glatten. Weiterhin kann wenigstens ein weiteres elastisches Koppelglied zwischen dem Getriebe und dem Antriebsmotor angeordnet sein und in ihrer Dimensionierung auf gleichen Überlegungen beruhen. The inventive integration of an elastic coupling member as an operative connection between the output shaft of the transmission and the crusher roller has the advantage that torsional impacts between the unit of drive motor and the transmission as a first Rotationsmassenträgheitseinheit and the crusher roller as a second rotational mass ntrdgheitseinheit are elastically and in particular fully elastic absorbable , The elastic coupling element according to the invention forms in the drive train between the drive motor and the crusher blade initially no vibration damper, such as a rubber elastic V-belt, but the elastic coupling member is designed so that torsional shocks between the rotational mass inertia can be taken schade rtfrei by a torsional elasticity, without dasa (components of the drive unit can be damaged.) (For example, the crusher rollers block, thus a torsional shock is caused, and to avoid torque peaks in the drive train from the drive motor to the crusher rollers, the elastic coupling member can absorb an amount of energy by torsionally elastic storage, Furthermore, at least one further elastic coupling element may be arranged between the transmission and the drive motor and be based on the same considerations in terms of its dimensioning.
Im Betrieb des Brechers kann in einer der Rotatk>n8massentragheitseinheiten eine kleinere und in einer der Rotationsmassentragheiten eine größere Rotationsenergie kinetisch gespeichert sein, hervorgerufen durch unterschiedliche Massenträgheitsmomente und/oder durch unterschiedlicheDuring operation of the crusher, a smaller rotational mass and a larger rotational kinetic energy can be stored kinetically in one of the rotational mass carrying units, caused by different mass moment of inertia and / or by different gravitational forces
Drehgeschwindigkeiten. Erfindungsgemäß ist das elastische Koppelglied zur Aufnahme einer Verformungsenergie so ausgebildet, dass eine Verformungsenergie aufgenommen werden kann, die wenigstens dem einfachen, vorzugsweise dem zweifachen, besonders bevorzugt dem dreifachen und am meisten bevorzugt dem vierfachen Wert der kleineren Rotationsenergie in den Rotationsmassenträgheitseinheiten entspricht. Dieser Wert ergibt sich, wenn idealisiert angenommen wird, dass bei einem vollelastischen Stoß einer Brecherwalze mit einem Körper des Schuttgutes diese von einer ersten Drehrichtung mit einer ersten Drehgeschwindigkeit in die entgegengesetzte Drehrichtung mit der gleichen Drehgeschwindigkeit beschleunigt wird. Aufgrund der Rotation beider Rctatronsmassentragheitseinheiten vor dem Stoß in eine erste Drehrichtung und einer vollelastischen Umkehr der Rotationsbewegung beider Rotationsmassenträgheitseinheiten in die entgegengesetzte Drehrichtung kann das elastische Koppelglied erfindungsgemäß wenigstens den vierfachen Wert der Rotationsenergie aufnehmen, die als kleinere von zwei Rotationsenergien in den Rotationsmassentragheitseinheften gespeichert ist Dabei ist zu berücksichtigen, dass die vorgenannten Überlegungen bevorzugt für die Nenndrehzahl oder für den bevorzugten Nenndrehzahlbereich bzw. für die Drehzahl bzw. den Drehzahlbereich des stationären, dauerhaften Betriebes des Brechers gelten. Erfindungsgemäß ist hierfür das elastische Koppelglied im langsam laufenden Teil des Antriebsstrangs der Antriebseinheit eingebaut, nämlich zwischen der Ausgangswelle des Getriebes und der wenigstens einen Brecherwalze. Durch die vorgenannte Dimensionierung des elastischen Koppelgliedes wird ermöglicht, dass der wesentliche Teil der gesamten kinetischen Energie der kleineren der voneinander getrennten Trägheiten, beispielsweise der Brecherwalze, als elastische Verformungsenergie zerstörungsfrei im elastischen Koppelglied ohne bleibende Verformungen und somit ohne Schäden aufgenommen werden können. Eine Unterbringung von hoch elastischen Komponenten im schnell laufenden Antriebsstrang, das heißt auf der Seite des Antriebsmotors und der Eingangswelle des Getriebes, um den erfindungsgemäßen Effekt zu erreichen, ist zwar erfindungsgemäß ebenfalls möglich, aus technischen Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsgründen jedoch nicht sinnvoll umsetzbar. Rotational speeds. According to the invention, the elastic coupling member for receiving a deformation energy is designed so that a deformation energy can be absorbed, which corresponds to at least the simple, preferably twice, more preferably three times and most preferably four times the value of the smaller rotational energy in the rotational mass inertia units. This value arises when it is ideally assumed that in the case of a fully elastic impact of a crusher roller with a body of the bulk material, it is accelerated from a first rotational direction at a first rotational speed in the opposite rotational direction at the same rotational speed. Due to the rotation of both ratchet mass units prior to impact in a first direction of rotation and full elastic reversal of the rotational motion of both mass moment of inertia units in the opposite direction of rotation, the elastic coupling element may receive at least four times the rotational energy stored as lesser of two rotational energies in the mass indexing units to take into account that the above considerations apply preferably for the rated speed or for the preferred rated speed range or for the speed or the speed range of the stationary, permanent operation of the crusher. According to the invention, the elastic coupling member for this purpose is installed in the slowly running part of the drive train of the drive unit, namely between the output shaft of the transmission and the at least one breaker roller. By the aforementioned dimensioning of the elastic coupling member is made possible that the essential part of the total kinetic energy of the smaller of the separate inertia, such as the crusher, as an elastic deformation energy nondestructive in the elastic coupling member without permanent deformation and thus can be taken without damage. An accommodation of highly elastic components in the high-speed drive train, that is on the side of the drive motor and the input shaft of the transmission in order to achieve the effect according to the invention, although according to the invention also possible, but not feasible feasible for technical feasibility and efficiency reasons.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Brechvorgänge auf typischen festen Materialien sehr kurzfristig ablaufen, beispielsweise von einem Bruchteil bis einige Millisekunden, und für die Erregung der typischen Antriebsschwingungsformen mit Frequenzen im Bereich deutlich weniger als 100 Hz als eine Schockbelastung zu betrachten sind. Dank wenigstens eines hoch elastischen Koppelgliedes werden die niedrigen Eigenschwingungsfrequenzen im Antriebsstrang deutlich herabgesetzt und die maximalen Ausschlagwerte insbesondere für die erste Oberschwingungsamplitude nach einem Brechvorgang deutlich reduziert Dadurch ergibt sich auch im gewöhnlichen Betrieb des Brechers durch das elastische Koppelglied ein deutlicher Vorteil. The invention is based on the finding that the breaking operations on typical solid materials are very short-term, for example, from a fraction to a few milliseconds, and are considered as a shock load for the excitation of the typical drive waveforms with frequencies in the range significantly less than 100 Hz. Thanks to at least one highly elastic coupling member, the low natural vibration frequencies in the drive train are significantly reduced and the maximum deflection values, in particular for the first harmonic amplitude after a crushing process, significantly reduced. This also results in a clear advantage in the normal operation of the crusher by the elastic coupling member.
Nach einer ersten möglichen Ausführungsform kann das elastische Koppelglied durch eine Torsionswelte gebildet sein, die insbesondere ein Längen- Durchmesser Verhältnis von 5 bis 50, bevorzugt von 15 bis 25 und besonders bevorzugt von 10 bis 20 aufweist. Beispielsweise kann der Durchmesser der Torsionswelle ca. 20 cm betragen, und die Länge der Torsionswelle beträgt etwa 4 m, vorzugsweise 4,50 m. Die Torsionswelle kann aus einem Stahlrohr oder aus einer massiven Stahlstange hergestellt sein, und durch die Länge der Torsionswelle ist eine besonders große Energie drehelastisch in der Torsionswelle insbesondere kurzfristig speicherbar. Um die Antriebeeinheit für den Brecher kompakt und mit kleineren Gesamtabmessungen zu bauen, kann das Getriebe so ausgeführt sein, dass wenigstens ein Teil der Torsionswelle durch das Getriebe und oder durch eine hohl ausgebildete Brecherwelle hindurchgeführt ist. According to a first possible embodiment, the elastic coupling member may be formed by a Torsionswelte having in particular a length-diameter ratio of 5 to 50, preferably from 15 to 25 and particularly preferably from 10 to 20. For example, the diameter of the torsion shaft may be about 20 cm, and the length of the torsion shaft is about 4 m, preferably 4.50 m. The torsion wave can be made of a steel tube or of a solid steel rod, and by the length of the torsion wave is a particularly large energy torsionally elastic in the torsion, in particular short-term stored. In order to make the crusher drive unit compact and with smaller overall dimensions, the transmission may be designed such that at least a portion of the torsion shaft is passed through the transmission and or through a hollow crusher shaft.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform kann das elastische Koppelglied durch eine elastische Kupplung gebildet sein. Diese kann sich erfindungsgemäß zwischen der Ausgangswelle des Getriebes und der Brecherwalze, beispielsweise der Hauptwelle der Brecherwalze, befinden. Das wenigstens eine weitere elastische Koppelglied zwischen dem Getriebe und dem Antriebsmotor kann ebenfalls durch eine Torsionswelle und/oder auch durch eine elastische Kupplung gebildet sein. According to another possible embodiment, the elastic coupling member may be formed by a flexible coupling. This can be according to the invention between the output shaft of the transmission and the crusher roller, for example, the main shaft of the crusher roller, are. The at least one further elastic coupling member between the transmission and the drive motor can also be formed by a torsion shaft and / or by an elastic coupling.
Die Antriebseinheit für einen Brecher kann beispielsweise wenigstens zwei Brecherwalzen aufweisen, die von einem Antriebemotor und vorzugsweise über ein gemeinsames Getriebe angetrieben werden. Jeder Brecherwalze kann zum Antrieb ein elastisches Koppelglied, also beispielsweise eine Torsionswelle und/oder eine elastische Kupplung, zugeordnet sein, über das das Arrtriebsdrehmornent auf die zugeordnete Brecherwalze übertragen wird. Beispielsweise können zwei Brecherwalzen gegensinnig zueinander laufen und derart miteinander wirken, dass Schüttgut zwischen den Brecherwalzen zerkleinert wird. Hierfür kann das Getriebe eine Synchronst ufe aufweisen, durch die zwei sich parallel erstreckende und gegensinnig rotierende Torsionswellen mit einem Antriebsmotor zum Antrieb zugeordneter Brecherwalzen antreibbar sind. Die Torsionswellen können sich parallel zueinander verlaufend vom Getriebe zu den Brecherwalzen erstrecken, sodass auch die Torsionswellen jeweils gegensinnig zueinander rotieren. The drive unit for a crusher can have, for example, at least two crusher rollers, which are driven by a drive motor and preferably via a common transmission. Each crusher roller can be assigned to drive an elastic coupling member, so for example a torsion shaft and / or a flexible coupling, via which the Arrtriebsdrehmornent is transmitted to the associated crusher roller. For example, two crusher rolls can run in opposite directions to one another and interact with one another in such a way that bulk material is comminuted between the crusher rolls. For this purpose, the transmission may have a synchronous steps by which two parallel extending and counter-rotating torsional shafts with a drive motor for driving associated crusher rollers can be driven. The torsion waves can extend parallel to each other extending from the gearbox to the crusher rollers, so that the torsion shafts also rotate in opposite directions to each other.
Mit weiterem Vorteil kann die Anbindung des Antriebsmotors an die Eingangswelle des Getriebes eine Momentenbegrenzungskupplung aufweisen. Somit wird eine weitere Begrenzung maximaler Torsionsmomente in der Antriebseinheit des Brechers erreicht, und die Momentenbegrenzungskupplung kann beispielsweise als Rutschkupplung, als Trennkupplung oder alternativ oder zusätzlich als Schlupfkupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe angeordnet sein. Eine Schlupfkupplung kann beispielsweise eine Fluid- Turbokupplung oder eine Magnetkupplung sein, die eine Drehmomentübertragung durch eine Drehzahldifferenz, den sogenannten Schlupf, zwischen der Eingangswelle des Getriebes und der Motorwelle des Antriebsmotore voraussetzen. Im Falle eines Arbeitsstoßes gegen eine Brecherwalze trennt sich die Trägheits- Federkette des Antriebsstranges bei einem Schlupf in zwei schwingungsunabhängige Einheiten. Für die [Betrachtung der maximal im elastischen Koppelglied aufnehmbaren Energie bedeutet das, dass dann statt der rotierenden Teile des Antriebsmotors die Trägheit bzw. die kinetische Energie des Abtriebsrades der Schlupfkupplung bestimmt werden muss. Gleiches gilt dabei für jede weitere mögliche Ausführung einer Momentenbegrenzungskupplung. Auch sollte die Trägheit der Momenten begrenzu ngskupplung, die direkt auf der Eingangswelle des Getriebes zum Einsatz kommen kann, in jedem Fall bei der Bestimmung der Rotationsenergie der Rotationsmassenträg he itseinheit Berücksichtigung finden. Zum Ausgleich axialer und/oder radialer Verschiebungen im Hochgeschwindigkeitsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Eingangswelle des Getriebes kann zusätzlich eine elastische Verbindungskupplung vorgesehen sein, die auch als bauliche Einheit mit der Momentenbegrenzungskupplung ausgeführt sein kann. With further advantage, the connection of the drive motor to the input shaft of the transmission can have a torque limiting clutch. Thus, a further limitation of maximum torsional moments in the drive unit of the crusher is achieved, and the torque limiting clutch, for example, as a slip clutch, as a disconnect clutch or alternatively or additionally as Slip clutch between the drive motor and the transmission can be arranged. A slip clutch, for example, be a fluid turbo coupling or a magnetic coupling, which require a torque transmission through a speed difference, the so-called slip, between the input shaft of the transmission and the motor shaft of the drive motors. In the event of a collision against a crusher roller, the inertia spring chain of the drive train separates in a slip in two vibration-independent units. For the [consideration of the maximum energy absorbable in the elastic coupling member, this means that instead of the rotating parts of the drive motor, the inertia or the kinetic energy of the output wheel of the slip clutch must be determined. The same applies to any further possible execution of a torque limiting clutch. The inertia of the torque limiting clutch, which can be used directly on the input shaft of the transmission, should in any case be taken into account in the determination of the rotational energy of the mass of rotational mass. To compensate for axial and / or radial displacements in the high-speed train between the drive motor and the input shaft of the transmission, an elastic connection coupling may additionally be provided, which may also be designed as a structural unit with the torque limiting clutch.
Mit weiterem Vorteil kann die Torsionswelle mit der Ausgangswelle des Getriebes eine Verbindung aufweisen, die durch eine Welle-Nabe-Verbindung oder eine Flanschverbindung gebildet ist wobei die Ausgangswelle als Hohlwelle ausgebildet sein kann und wobei sich die Torsionswelle durch die Hohlwelle hindurch erstrecken kann, um zu erreichen, dass sich wenigstens ein Teil der Torsionswelle durch das Getriebe hindurch erstreckt, in dem die Hohlwelle aufgenommen ist. Die Flanschverbindung kann auch durch jede weitere Welle- Nabe-Verbindung gebildet sein. With further advantage, the torsion shaft may have a connection with the output shaft of the transmission formed by a shaft-hub connection or a flange connection, wherein the output shaft may be formed as a hollow shaft and wherein the torsion shaft may extend through the hollow shaft to achieve that at least part of the torsion shaft extends through the transmission, in which the hollow shaft is received. The flange connection can also be formed by any further shaft-hub connection.
Mit noch weiterem Vorteil kann die Verbindung der Torsionswelle mit der Brecherwalze eine Kupplung aufweisen, die insbesondere als eine Tonnenkupplung, als eine Schnelllösekupplung, als eine Flanschkupplung und oder als eine Zahnkupplung ausgebildet ist Insbesondere kann die Torsionswelle in einer Tonnenkupplung aufgenommen sein, und zwischen der Tonnenkupplung und der Brecherwalze kann sich neben einer Lagerung der Walzenachse eine Schnelllösekupplung befinden. Diese Konfiguration erlaubt eine große Toleranz bei der Ausrichtung des Walzenbrechers zum Getriebe. Durch die Schnelllösekupplung zwischen der Tonnenkupplung und den Brecherwalzen kann eine schnelle An- und Abkopplung des Walzenbrechers und gleichzeitig die Möglichkeit der Fixierung zweier Brecherwalzen zueinander erlaubt werden. With still further advantage, the connection of the torsion shaft with the crusher roller may comprise a clutch which is designed in particular as a barrel clutch, as a quick release coupling, as a flange coupling and / or as a toothed coupling Torsionswelle be included in a barrel clutch, and between the barrel clutch and the crusher roller can be located next to a storage of the roll axis a quick release. This configuration allows a large tolerance in the orientation of the roll crusher to the transmission. Due to the quick-release coupling between the barrel coupling and the crusher rollers, a quick coupling and uncoupling of the roll crusher and at the same time the possibility of fixing two crusher rolls to each other can be allowed.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung und Figure 1 is a schematic view of a drive unit with the features of the present invention and
Figur 2 eine detaillierte Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Figure 2 is a detailed view of an embodiment of a
Antriebseinheit mit doppeltem Triebstrang.  Drive unit with double drive train.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit 1 für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut, wobei die Antriebseinheit 1 zum rotierenden Antrieb einer Brecherwalze 11 dient. Hierzu weist die Antriebseinheit 1 einen Antriebsmotor 10 auf, wobei weiterhin ein Getriebe 12 vorgesehen ist, das eine Eingangswelle 13 aufweist und zur Anbindung des Antriebsmotors 10 ausgebildet ist, weiterhin weist das Getriebe 12 eine Ausgangswelle 14 auf, mit der die Brecherwalze 11 in Wirkverbindung gebracht ist. Figure 1 shows schematically an embodiment of a drive unit 1 for a crusher for crushing bulk material, wherein the drive unit 1 is used to rotate a crusher roller 11. For this purpose, the drive unit 1 has a drive motor 10, wherein furthermore a transmission 12 is provided, which has an input shaft 13 and is designed to connect the drive motor 10, furthermore, the transmission 12 has an output shaft 14, with which the breaker roller 11 brought into operative connection is.
Erfindungsgemäß umfasst die Wirkverbindung zwischen der Ausgangswelle 14 des Getriebes 12 und der Brecherwalze 11 ein elastisches Koppelglied, wobei in dem schematischen Beispiel das elastische Koppelglied sowohl als Torsionswelle 15 als auch als elastische Kupplung 16 gezeigt ist. Das elastische Koppelglied 15, 16 ist folglich sowohl durch eine Torsionswelle 15 als auch durch eine elastische Kupplung 16 gebildet, wobei auch nur eine Torsionswelle 15 oder nur eine elastische Kupplung 16 zwischen der Ausgangswelle 14 des Getriebes 12 und der Brecherwalze 11 vorgesehen sein kann. According to the invention, the operative connection between the output shaft 14 of the gear 12 and the crusher roller 11 comprises an elastic coupling member, wherein in the schematic example, the elastic coupling member is shown both as a torsion shaft 15 and as a flexible coupling 16. The elastic coupling member 15, 16 is thus formed both by a torsion shaft 15 and by a flexible coupling 16, wherein also only one torsion shaft 15 or only one elastic coupling 16 between the output shaft 14 of the transmission 12 and the crusher roller 11 may be provided.
Der gezeigte Triebstrang ist beispielhaft aufgeteilt in zwei Rotationsmassenträgheitseinheiten J1 und J2, und die Rotationsm assen- trägheitseinhelt J1 ist durch die schnell laufende Seite des Triebstrangs gebildet, nämlich durch den Antriebsmotor 10 und das Getriebe 12. Die RotafJonsmassentjfigheitseinheit J2 ist durch den langsam laufenden Teil des Triebstrangs gebildet, nämlich durch die Brecherwalze 11. Dabei kann entweder die erste Rotationsmassentragheitseinheit J1 oder die zweite Rotattonsmasserrtrögheitseinheit J2 eine kleinere Rotationsenergie im Betrieb der Antriebseinheit beinhalten. Durch die beispielhaft mit gestrichelten Hüllen angedeuteten Rotationsmasserrtragheitseinheiten J1 und J2 wird in abstrakter Betrachtung ein Zwei-Massen-Schwinger gebildet, und zwischen den beiden Massen des Zwei-Massen-Schwingers befindet sich erfindungsgemäß das elastische Koppelglied 15, 16. The illustrated driveline is exemplarily divided into two rotational mass inertial units J1 and J2, and the rotational inertia unit J1 is formed by the fast-traveling side of the driveline, namely by the drive motor 10 and the transmission 12. The rotational mass unit J2 is defined by the slow-moving part of the driveline In this case, either the first rotational mass unit J1 or the second Rotattonsmasserrtrögheitseinheit J2 include a smaller rotational energy during operation of the drive unit. By the example indicated by dashed hulls Rotationsmasserrtragheitseinheiten J1 and J2 a two-mass oscillator is formed in abstract view, and between the two masses of the two-mass oscillator according to the invention is the elastic coupling member 15, 16th
Durch die gezeigte Anordnung des elastischen Koppelgliedes 15, 16 kann die gesamte Trägheit des Brecherantriebs in wenige gegenseitig schwingende Trägheitsanteile aufgeteilt werden, nämlich mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel in eine schnell drehende Rotationsmasserrträgheitseinheit J1 und in eine langsam drehende Rotationsmassenträgheitseinheit J2. Blockiert die Rotationsbewegung der Brecherwalze 11, beispielsweise durch einen harten Körper im Schüttgut, so kann das elastische Koppelglied 15, 16 so ausgelegt sein, dass wenigstens die kleinere Rotationsenergie, die in den Rotationsmassenträgheitseinheiten J1 oder J2 gespeichert ist, im elastischen Koppelglied 15, 16 aufgenommen werden. Dadurch kann zerstörungsfrei und ohne bleibende Verformungen ein vollelastischer Stoß in der Brecherwalze 11 aufgenommen werden, sodass insbesondere die erste Rotationsmasse nträgheitseinheit J1 aus dem Antriebsmotor 10 und dem Getriebe 12 unbeschadet bleibt Due to the arrangement of the elastic coupling member 15, 16 shown, the entire inertia of the crusher drive can be divided into a few mutually oscillating inertial components, namely with the embodiment shown in a fast rotating Rotationsmasserrgtheitheit J1 and in a slowly rotating Rotationsmassenträgheitseinheit J2. If the rotational movement of the crusher roller 11 is blocked, for example, by a hard body in the bulk material, the elastic coupling element 15, 16 can be designed such that at least the smaller rotational energy stored in the rotational mass inertia units J1 or J2 is received in the elastic coupling element 15, 16 become. As a result, a fully elastic impact in the crusher roller 11 can be accommodated without destruction and without permanent deformation, so that in particular the first rotational mass inertia unit J1 from the drive motor 10 and the transmission 12 remains undamaged
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Brechvorgänge an typischen festen Materialien sehr kurzfristig, von einem Bruchteil einer Millisekunde bis einige Millisekunden, ablaufen und für die Erregung der typischen Antriebsschwingungsforrnen mit Frequenzen im Bereich deutlich weniger als 100 Hz als eine Schockbelastung zu betrachten sind. Dank der hoch elastischen Antriebskomponenten, insbesondere des elastischen Koppelgliedes 15, 16, werden die niedrigsten Eigenschwingungsfrequenzen in Antriebssträngen deutlich herabgesetzt und die maximalen Ausschlagwerte insbesondere für die erste Überschwingungsamplitude nach dem Stoß der Brecherwalze 11 durch den harten Körper im Schüttgut deutlich reduziert. The invention is based on the recognition that the breaking operations of typical solid materials very short term, ranging from a fraction of a millisecond to a few milliseconds, and for the excitement of the typical Antriebsschwingungsforms with frequencies in the range clearly less than 100 Hz are considered to be a shock load. Thanks to the highly elastic drive components, in particular of the elastic coupling member 15, 16, the lowest natural vibration frequencies in drive trains are significantly reduced and the maximum deflection values, especially for the first overshoot amplitude after the impact of the crusher roller 11 by the hard body in the bulk material significantly reduced.
Die Voraussetzung fQr die erfindungsgemäße Reduzierung der Torsionsmomente im Brecherantriebsstrang durch das elastische Koppelglied 15, 16 ist, dass die elastische Verformungsenergie, die im elastischen Koppelglied 15, 16 speicherbar ist, dem einfachen, vorzugsweise dem zweifachen, besonders bevorzugt dem dreifachen und am meisten bevorzugt dem vierfachen Wert der kleineren Rotationsenergie in den Rotationsmassentragheitseinheiten J1 oder J2 entspricht. The prerequisite for the inventive reduction of the torsional moments in the breaker drive train through the elastic coupling member 15, 16 is that the elastic deformation energy which can be stored in the elastic coupling member 15, 16, the simple, preferably twice, more preferably the triple and most preferably the four times the value of the smaller rotational energy in the rotational mass units J1 or J2.
Die Verbindung des Getriebes 12 mit dem elastischen Koppelglied 15, 16, beispielhaft gezeigt mit der Torsionswelle 15, ist durch eine Flanschverbindung 17 gebildet, die auch als Welle-Nabe-Verbindung ausgeführt sein kann. Die Verbindung des elastischen Koppelgliedes 15, 16, insbesondere der Torsionswelle 15 mit der Brecherwalze 19 umfasst eine Kupplung 19, die zum Beispiel als Tonnenkupplung ausgeführt sein kann. Weiterhin kann eine Schnelllösekupplung zwischen der Kupplung 19 und der Brecherwalze 11 vorgesehen sein, die jedoch nicht näher gezeigt ist The connection of the transmission 12 with the elastic coupling member 15, 16, shown by way of example with the torsion shaft 15, is formed by a flange 17, which can also be designed as a shaft-hub connection. The connection of the elastic coupling member 15, 16, in particular of the torsion shaft 15 with the crusher roller 19 comprises a clutch 19, which may be designed for example as a barrel coupling. Furthermore, a quick release coupling between the clutch 19 and the crusher roller 11 may be provided, which is not shown in detail
Zwischen dem Antriebsmotor 10 und der Eingangswelle 13 des Getriebes 12 ist eine omentenbegrenzungskupplung 20 gezeigt, die als Rutschkupplung und oder als sonstige Sicherheitskupplung gebildet sein kann, die ebenfalls flexibel ist. Somit kann auch eine Drehschwingung zwischen dem Antriebsmotor 10 und der Eingangswelle 13 des Getriebes 12 eine Nachgiebigkeit aufweisen, um auch innerhalb der schnell laufenden Rotationsmassenträgheitseinheit J1 eine weitere Drehelastizität vorzusehen. Between the drive motor 10 and the input shaft 13 of the transmission 12, an omentenbegrenzungskupplung 20 is shown, which may be formed as a slip clutch and or as another safety clutch, which is also flexible. Thus, a torsional vibration between the drive motor 10 and the input shaft 13 of the transmission 12 may have a yielding to provide a further torsional elasticity also within the high-speed rotational inertia unit J1.
Die Torsionswelle 15 ist in einer alternativen Ausgestaltung mit zwei Teilen 15' und 15" ausgebildet, die sich durch das Getriebe 12 bzw. durch eine hohl ausgeführte Brecherwelle 25 der Brecherwalze 11 hindurch erstrecken. So ist rein schematisch ein Teil 15' der Torsionswelle 15 gezeigt, der sich durch das Getriebe 12 und damit durch eine hohl ausgebildete Ausgangswelle 14 hindurch erstreckt, und ein weiterer Teil 15" der Torsionswelle 15 erstreckt sich durch die ebenfalle hohl ausgebildete Brecherwelle 25. Entsprechend dieser Ausfuhrungsvariante ergeben sich alternative Anordnungen der Flanschverbindung 17' und der Kupplung 19', wodurch die Gesamtbaumaße der Antriebseinheit 1 trotz einer lang ausgeführten Torsionswelle 15 kleiner ausfallen können. The torsion shaft 15 is formed in an alternative embodiment with two parts 15 'and 15 ", which extends through the gear 12 and a hollow running Breaker shaft 25 of the crusher roller 11 extend therethrough. Thus, a part 15 'of the torsion shaft 15 is shown purely schematically, which extends through the gear 12 and thus through a hollow output shaft 14 therethrough, and a further part 15 "of the torsion 15 extends through the same hollow trained crusher shaft 25th Accordingly This variant variant, alternative arrangements of the flange 17 'and the clutch 19', whereby the Gesamtbaumaße the drive unit 1 despite a long running torsion shaft 15 may be smaller.
Figur 2 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit 1 mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, wobei als elastische Koppelglieder 15 Torsionswellen 15 vorgesehen sind. Die Antriebseinheit 1 besteht aus einem doppelten Triebstrang, und mit einem Antriebsmotor 10 können mit einem zugeordneten Getriebe 12 zwei gegensinnig rotierende Brecherwalzen 11 betrieben werden. Da die Antriebseinheit 1 als doppelter Triebstrang ausgeführt ist, sind insgesamt zwei Antriebsmotoren 10 mit zwei etwa baugleich ausgeführten Getrieben 12 gezeigt, die über vier parallel verlaufende Torsionswellen 15 vier Brecherwalzen 11 antreiben. Figure 2 shows a detailed embodiment of the drive unit 1 with the features of the present invention, wherein as elastic coupling members 15 torsional shafts 15 are provided. The drive unit 1 consists of a double drive train, and with a drive motor 10 can be operated with an associated gear 12, two oppositely rotating crusher rollers 11. Since the drive unit 1 is designed as a double drive train, a total of two drive motors 10 are shown with two approximately identically constructed gears 12, which drive four crusher rollers 11 via four parallel torsional shafts 15.
Der Antriebsmotor 10 ist über eine Momentenbegrenzungskupplung 20 mit der Eingangswelle 13 des Getriebes 12 verbunden, und die Eingangswelle 13 treibt über eine erste Getriebestufe 21 eine Zwischenwelle 22 an, wobei die Drehzahl der Zwischenwelle 22 durch die Auslegung der ersten Getriebestufe 21 niedriger ist als die Drehzahl des Antriebsmotors 10. Die Zwischenwelle 22 treibt über eine weitere Getriebestufe eine Synchronstufe 18 an, die durch die Verzahnung zweier parallel laufender Ausgangswellen 14 gebildet ist Jeweils in einer Ausgangswelle 14 ist über eine Flanschverbindung 17 eine Torsionswelle 15 verbunden, wobei sich ein Teil der Torsionswelle 15 durch die Ausgangswelle 14 hindurch erstreckt. Damit wird erreicht, dass die maximale Baugröße der Antriebseinheit 1 trotz lang ausgeführter Torsionswellen 15 begrenzt bleibt. Durch die Synchronstufen 18 der doppelten Triebstränge laufen die Torsionswellen 15 und damit die Brecherwalzen 11, die paarweise durch jeweils ein Getriebe 12 angetrieben werden, gegensinnig zueinander. Die Verbindung der Torsionswellen 15 mit den Brecherwalzen 11 ist durch eine Kupplung 1Θ und eine Schnelllösekupplung 23 gebildet Weiterhin schematisch gezeigt ist eine Lageranordnung 24, in der die Brecherwellen 25 gelagert sind, wobei die Lageranordnung 24 lediglich beispielhaft als einseitige Lagerung der Brecherwalzen 11 gezeigt sind, die auch im freien, hinteren Ende ebenfalls eine weitere, nicht gezeigte Lageranordnung aufweisen können. The drive motor 10 is connected via a torque limiting clutch 20 to the input shaft 13 of the transmission 12, and the input shaft 13 drives via a first gear stage 21 an intermediate shaft 22, wherein the rotational speed of the intermediate shaft 22 by the design of the first gear stage 21 is lower than the rotational speed The intermediate shaft 22 drives via a further gear stage to a synchronizing stage 18, which is formed by the teeth of two parallel-running output shafts 14 each in an output shaft 14 is connected via a flange 17, a torsion shaft 15, wherein a part of the torsion 15th extends through the output shaft 14 therethrough. This ensures that the maximum size of the drive unit 1 remains limited in spite of long-running torsion 15. By the synchronizing stages 18 of the double drive trains, the torsion waves 15 and thus the crusher rollers 11, which are driven in pairs by a respective gear 12, run in opposite directions to each other. The connection of the torsion shafts 15 with the crusher rollers 11 is formed by a coupling 1Θ and a quick release coupling 23. Further schematically shown is a bearing arrangement 24 in which the crusher shafts 25 are mounted, wherein the bearing arrangement 24 are shown by way of example only as one-sided support of the crusher rollers 11, which also in the free, rear end may also have another, not shown bearing assembly.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene lediglich beispielhaft gezeigte bevorzugte Ausfuhrungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumliche Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere kann das elastische Koppelglied 15 auch ausschließlich aus einer elastischen Kupplung 16 gebildet sein, die sich zwischen der Flanschverbindung 17 mit der Ausgangswelle 14 und der Kupplung 19 mit der Brecherwalze 11 befinden kann oder die eine direkte Verbindung zwischen dem Getriebe 12 und der Brecherwalze 11 bildet. The invention is not limited in its execution to the above-exemplified only exemplary embodiment shown. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of execution all from the claims, the description or drawings resulting features and / or advantages, including constructive details or spatial arrangements, both for themselves also be essential to the invention in the most diverse combinations. In particular, the elastic coupling member 15 may be formed solely of an elastic coupling 16, which may be located between the flange 17 with the output shaft 14 and the clutch 19 with the crusher roller 11 or forms a direct connection between the gear 12 and the crusher roller 11 ,
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e  P a n t a n s p r e c h e
Antriebseinheit (1) für einen Brecher zur Zerkleinerung von Schüttgut, aufweisend wenigstens einen Antriebsmotor (10) zum rotierenden Antrieb wenigstens einer Brecherwalze (11), weiterhin umfassend ein Getriebe (12) mit einer EingangswelleDrive unit (1) for a crusher for crushing bulk material, comprising at least one drive motor (10) for rotationally driving at least one crusher roller (11), further comprising a gearbox (12) with an input shaft
(13) zur Anbindung des Antriebsmotors (10) und mit einer Ausgangswelle (14), mit der die Brecherwalze (11) in Wirkverbindung gebracht ist, (13) for connecting the drive motor (10) and having an output shaft (14), with which the crusher roller (11) is brought into operative connection,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen der Ausgangswellecharacterized in that the operative connection between the output shaft
(14) des Getriebes (12) und der Brecherwalze (11) wenigstes ein elastisches Koppelglied (15, 16) aufweist, mit dem Torsionsstöße zwischen der Einheit aus Antriebsmotor (10) und dem Getriebe (12) als eine erste Rotationsmassentragheitseinheit (J1) und der Brecherwalze (11) als eine zweite Rotationsmassenträgheitseinheit (J2) elastisch aufnehmbar sind. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Brechers in einer der Rcrtationsmassenträgheitseinhetten (J1 , J2) eine kleinere und in einer der Rotationsmasserrträgheitseinheiten (J1, J2) eine größere Rotationsenergie kinetisch gespeichert ist, wobei das elastische Koppelglied (15, 16) zur Aufnahme einer Verformungsenergie ausgebildet ist, die wenigstens dem einfachen, vorzugsweise dem zweifachen, besonders bevorzugt dem dreifachen und am meisten bevorzugt dem vierfachen Wert der kleineren Rotationsenergie in den Rotationsmassentragheitseinheiten (J1, J2) entspricht Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Koppelglied (15, 16) durch eine Torsionswelle (15) gebildet ist, die insbesondere ein Längen- Durchmesser Verhältnis von 5 bis 50, bevorzugt von 15 bis 25 und besonders bevorzugt von 10 bis 20 aufweist. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil (15', 15") der Torsionswelle (15) durch das Getriebe (12) und/oder durch eine hohl ausgebildete Brecherwelle (25) hindurch geführt ist. Antriebeeinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das elastische Koppelglied (15, 18) durch eine elastische Kupplung (16) gebildet ist Antriebseinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens ein weiteres elastisches Koppelglied zwischen dem Getriebe (12) und dem Antriebsmotor (10) angeordnet ist das insbesondere durch eine Torsionswelle und oder durch eine elastische Kupplung gebildet sein kann. Antriebeeinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass wenigstens zwei Brecherwalzen (11) von einem Antriebsmotor (10) und vorzugsweise über ein gemeinsames Getriebe (12) angetrieben sind, wobei jeder Brecherwalze (11) zum Antrieb ein elastisches Koppelglied (15, 16), vorzugsweise eine Torsionswelle (15) und oder eine elastische Kupplung (16), zugeordnet ist und über das das Antriebsdrehmoment auf die zugeordnete Brecherwalze (11) übertragen wird. Antriebseinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Anbindung des Antriebsmotors (10) an die Eingangswelle (13) des Getriebes (12) eine omentenbegrenzungskupplung (20) aufweist. Antriebseinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Torsionswelle (15) mit der Ausgangswelle (14) des Getriebes (12) eine Verbindung aufweist, die durch eine Welle- abe-Verbindung oder eine Flanschverbindung (17) gebildet ist, wobei die Ausgangswelle (14) als Hohlwelle ausgebildet ist und wobei sich die Torsionswelle (15) durch die Hohlwelle hindurch erstreckt Antriebseinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Getriebe (12) eine Synchronstufe (18) aufweist, durch die zwei sich parallel erstreckende und gegensinnig rotierende Torsionswellen (15) mit einem Antriebsmotor (10) zum Antrieb zugeordneter Brecherwalzen (11) antreibbar sind. Antriebseinheit (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Torsionswelle (15) mit der Brecherwalze (11) eine Kupplung (19) aufweist, die insbesondere als eine Tonnenkupplung und/oder als eine Schnelllosekupplung und/oder als eine Flanschkupplung und/oder als eine Zahnkupplung ausgebildet ist. (14) of the transmission (12) and the crusher roller (11) at least one elastic coupling member (15, 16), with the torsional impacts between the unit of drive motor (10) and the transmission (12) as a first rotational mass inertia unit (J1) and the crusher roller (11) are elastically receivable as a second rotational mass inertia unit (J2). Drive unit (1) according to claim 1, characterized in that during operation of the crusher in one of the inertia inertia inserts (J1, J2) a smaller and in one of the rotational mass inertial units (J1, J2) a larger rotational energy is kinetically stored, the elastic coupling member (15 , 16) is formed for receiving a deformation energy corresponding to at least the simple, preferably twice, more preferably three times, and most preferably four times the value of the smaller rotational energy in the rotational mass units (J1, J2) drive unit (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic coupling member (15, 16) by a torsion shaft (15) is formed, which in particular has a length to diameter ratio of 5 to 50, preferably from 15 to 25 and particularly preferably from 10 to 20. Drive unit (1) according to claim 3, characterized in that at least a part (15 ', 15 ") of the torsion shaft (15) through the gear (12) and / or through a hollow crusher shaft (25) is guided. Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic coupling member (15, 18) by an elastic coupling (16) is formed drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further elastic coupling member between the Transmission (12) and the drive motor (10) is arranged, which may be formed in particular by a torsion shaft and or by an elastic coupling. Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two breaker rollers (11) are driven by a drive motor (10) and preferably by a common transmission (12), wherein each breaker roller (11) for driving an elastic coupling member (15 , 16), preferably a torsion shaft (15) and / or an elastic coupling (16), is assigned and via which the drive torque is transmitted to the associated crusher roller (11). Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection of the drive motor (10) to the input shaft (13) of the transmission (12) has an omentenbegrenzungskupplung (20). Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the torsion shaft (15) with the output shaft (14) of the transmission (12) has a connection formed by a shaft-off connection or a flange connection (17), wherein the output shaft (14) is formed as a hollow shaft and wherein the torsion shaft (15) extends through the hollow shaft drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission (12) has a synchronizing stage (18) through which two parallel extending and oppositely rotating torsion waves (15) with a drive motor (10) for driving associated crusher rollers (11) are drivable. Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection of the torsion shaft (15) with the crusher roller (11) has a clutch (19), in particular as a barrel clutch and / or as a quick-release coupling and / or as a Flange coupling and / or is designed as a toothed coupling.
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