WO2019201437A1

WO2019201437A1 - Schlagwerkzeug und damit ausgestatteter rotor für eine maschine zur zerkleinerung von metallgegenständen oder gesteinsmaterialien

Info

Publication number: WO2019201437A1
Application number: PCT/EP2018/059910
Authority: WO
Inventors: Bruno Mayer; Stephan O. Mayer
Original assignee: Stahlwerke Bochum Gmbh
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2019-10-24
Also published as: US11198131B2; EP3781320A1; US20210162422A1; EP3781320B1; CA3096806A1; CA3096806C

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug (1) für die Zerkleinerung von Metallgegenständen oder Gesteinsmaterialien, wobei das Schlagwerkzeug (1) aus einem eisenbasierten Werkstoff hergestellt ist und einen Lagerabschnitt (3), in den eine Lageröffnung (4) zum frei pendelnden Lagern des Schlagwerkzeugs (1) um eine Schwenkachse eingeformt ist, sowie einen Schlagabschnitt (2) umfasst, der im Gebrauch einer schlagenden Belastung durch Kontakt mit dem zu zerkleinernden Material ausgesetzt ist, sowie einen damit ausgestatteten Rotor für eine Maschine zur Zerkleinerung von Metallgegenständen oder Gesteinsmaterialien. Das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug (1) verbessert mit einfachen Mitteln die Fähigkeit seines Lagerabschnitts zur Aufnahme der im Gebrauch auf das Schlagwerkzeug wirkenden dynamischen Lasten. Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemäße Rotor mit einfachen Mittel eine optimal lange Einsatzdauer der an ihm pendelnd gelagerten Schlagwerkzeuge. Dies wirddadurcherreicht, dass im Neuzustand des Schlagwerkzeugs (1) die Lageröffnung (4) einen Stützabschnitt (7), an dessen Innenumfangsfläche (8) das Schlagwerkzeug (1) bei seiner Pendelbewegung um die Schwenkachse gelagert ist, und einen Erweiterungsabschnitt (9) aufweist, der an den Stützabschnitt (7) angeschlossen ist und durch den die Lageröffnung (4) in Richtung des Schlagabschnitts (2) gegenüber dem Stützabschnitt (7) erweitert ist.

Description

Schlagwerkzeug und damit ausgestatteter Rotor für eine Maschine zur Zerkleinerung von Metallgegenständen oder Gesteinsmaterialien

Die Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug für die Zerkleinerung von

Metallgegenständen oder Gesteinsmaterialien.

Solche Schlagwerkzeuge werden auch als Schlaghammer bezeichnet und typischerweise in Maschinen zur Zerkleinerung von Metallschrott, wie für die Verschrottung vorgesehene Karosserien von Fahrzeugen, oder von Abbruch- oder Baurestmassen eingesetzt.

Dabei umfassen die üblicherweise in einem Stück aus einem eisenbasierten Werkstoff aus einem Gussmetallwerkstoff gegossenen oder alternativ durch Schmieden oder Brennschneiden eines entsprechend geformten Vorprodukts oder als Schweißkonstruktion hergestellten Schlagwerkzeuge der hier in Rede stehenden Art einen Lagerabschnitt, in den eine Lageröffnung mit einer zylindrisch geformten Innenumfangsfläche eingeformt ist, sowie einen

Schlagabschnitt, der im Gebrauch einer schlagenden Belastung durch Kontakt mit dem zu zerkleinernden Material ausgesetzt ist. Durch die Lageröffnung wird im Gebrauch eine metallische Achse geschoben, auf der das Schlagwerkzeug dann pendelnd gelagert ist, so dass zwischen der Außenumfangsfläche der Achse und der Innenumfangsfläche der Lageröffnung des Schlagwerkzeugs metallischer Reibkontakt besteht.

Beispiele für derartige Schlagwerkzeuge sind in der WO 97/05951 A1 und der Broschüre "Stahlwerke Bochum - Hochverschleißfeste Gußteile", aus dem Jahre 2012, herausgegeben von der Anmelderin und zum Download bereitstehend unter der URL http://stahlwerke-bochum.com/wp- content/uploads/2015/07/swb_image_prospekt_d.pdf beschrieben.

Ein Beispiel für einen Rotor für eine Zerkleinerungsmaschine, der mit

Schlagwerkzeugen der hier betrachteten Art bestückt werden kann, ist in der EP 1 047 499 B1 dargestellt.

Solche im Gebrauch um eine Drehachse rotierenden Rotoren weisen an ihrem Umfang mehrere in gleichen Winkelabständen um die Drehachse verteilte, sich achsparallel zur Drehachse erstreckende Achsen auf, auf denen beabstandet zueinander eine größere Zahl von Schlaghämmern frei pendelnd gelagert sind. In seinen Umfangsbereichen zwischen den Schlaghämmern ist der Rotor in der Regel mit so genannten "Schutzkappen" besetzt, die, wie die Schlaghämmer, aus Stahl, überwiegend gießtechnisch, alternativ aber auch durch Schmieden, Brennschneiden oder als Schweißkonstruktion hergestellt sein können. Die nächstbenachbart zu den Schlaghämmern angeordneten Schutzkappen werden dabei so beabstandet zu dem jeweiligen Schlaghammer montiert, dass einerseits der Schlaghammer seine Pendelbewegung frei ausführen kann, andererseits aber der Spalt, der zwischen der jeweiligen Schutzkappe und dem zugeordneten Schlaghammer notwendig vorhanden sein muss, um dessen Pendelbewegung zu ermöglichen, möglichst schmal ist, um während des Betriebs das Eindringen von Metall- oder Gesteinsteilen in den betreffenden Spalt und ein Blockieren des Hammers durch im Spalt sitzendes Material zu verhindern.

Die bei vertikal oder horizontal rotierend gelagerten Schlagwerkzeugen der voranstehend erläuterten Art in Abhängigkeit der jeweiligen

Umdrehungsgeschwindigkeiten wirkenden Zentrifugalkräfte sind hoch und führen zu starken dynamischen Belastungen des Bereichs des Lagerabschnitts, der die Lageröffnung umgrenzt.

Der Lagerabschnitt und der Schlagabschnitt von Schlagwerkzeugen der hier betrachteten Art müssen daher vollständig unterschiedliche Aufgaben erfüllen, die grundsätzlich unterschiedliche mechanische Eigenschaften erforderlich machen. So soll der Schlagabschnitt eine möglichst große Härte aufweisen, um die für die Zerkleinerung erforderlichen Kollisionen mit dem jeweils

zerkleinernden Material bei möglichst geringem Verschleiß zu überstehen. Dagegen soll der Lagerabschnitt eine gute Zähigkeit und damit einhergehend gute Dehnungseigenschaften besitzen, um die hohen dynamischen

Belastungen aufnehmen zu können, denen das Schlagwerkzeug im Gebrauch durch seine Pendelbewegung (Fliehkräfte) und durch die Kollisionen mit dem zu zerkleinernden Material (Stöße) ausgesetzt ist.

Um diese unterschiedlichen Eigenschaften ihres Schlag- und Lagerabschnitts einzustellen, durchlaufen die Schlagwerkzeuge nach ihrer Formgebung eine Wärmebehandlung, in deren Verlauf dem Schlagabschnitt die erforderliche Härte und dem Lagerabschnitt eine optimierte Zähigkeit verliehen wird.

Praktische Erfahrungen zeigen, dass es trotz dieser in der Praxis bewährten Einstellung der Zähigkeit des Lagerabschnitts der Schlagwerkzeuge zu

Schäden aufgrund übermäßiger Belastungen kommt. So zeigen sich in den die Lageröffnung umgrenzenden Bereichen des Lagerabschnitts Risse, die bis zum Bruch führen können.

Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik hat sich somit die Aufgabe ergeben, ein Schlagwerkzeug zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln die Fähigkeit seines Lagerabschnitts zur Aufnahme der im Gebrauch auf das Schlagwerkzeug wirkenden dynamischen Lasten weiter verbessert ist.

Darüber hinaus sollte ein Rotor für eine Maschine zur Zerkleinerung von Metalloder Gesteinsmaterialien geschaffen werden, bei dem mit einfachen Mittel eine optimal lange Einsatzdauer der an ihm pendelnd gelagerten Schlagwerkzeuge erreicht ist.

In Bezug auf das Schlagwerkzeug hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein solches Schlagwerkzeug gemäß Anspruch 1 ausgestaltet ist.

Ein die voranstehend genannte Aufgabe lösender Rotor für eine Maschine zum Zerkleinern von Metall- oder Gesteinsmaterialien, insbesondere Schrott, wie zu verschrottende Automobilkarosserien, oder vom Gebäudebau oder -abbruch stammenden Gesteinsrestmassen ist dementsprechend mit einem

erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug ausgestattet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.

Ein erfindungsgemäßes Schlagwerkzeug für die Zerkleinerung von

Metallgegenständen oder Gesteinsmaterialien ist demnach in Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik aus einem eisenbasierten Werkstoff hergestellt. Dabei umfasst das Schlagwerkzeug einen Lagerabschnitt, in den eine Lageröffnung zum frei pendelnden Lagern des Schlagwerkzeugs um eine Schwenkachse eingeformt ist, sowie einen Schlagabschnitt, der im Gebrauch einer schlagenden Belastung durch Kontakt mit dem zu

zerkleinernden Material ausgesetzt ist.

Erfindungsgemäß weist nun bei einem im Neuzustand befindlichen

Schlagwerkzeug dieser Art die Lageröffnung einen Stützabschnitt, an dessen Innenumfangsfläche das Schlagwerkzeug bei seiner Pendelbewegung um die Schwenkachse gelagert ist, und einen Erweiterungsabschnitt auf, der an den Stützabschnitt angeschlossen ist und durch den die Lageröffnung in Richtung des Schlagabschnitts gegenüber dem Stützabschnitt erweitert ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug ist die Lageröffnung im

Querschnitt normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs betrachtet nicht mehr kreisrund, wie dies bei konventionellen Schlaghämmern und

vergleichbaren im Gebrauch pendelnd gelagerten Schlagwerkzeugen

üblicherweise der Fall ist. Vielmehr ist die Lageröffnung durch den Erweiterungsabschnitt in Richtung des Schlagabschnitts des Schlagwerkzeugs verlängert. In Folge dieser Verlängerung ist auch der die Lageröffnung umgrenzende Bereich des Lagerabschnitts verlängert. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Verlängerung eine effektive Steigerung der Zähigkeit des betreffenden Bereichs erzielt wird. So können bei einem erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug die im Gebrauch auftretenden dynamischen Belastungen über einen entsprechend vergrößerten Bereich aufgenommen werden mit dem Ergebnis, dass die proportionalen Verformungen, die der betreffende Bereich leisten muss, und damit einhergehend die Spannungen, die dieser Bereich aufnehmen muss, geringer sind als bei einem konventionell geformten

Schlagwerkzeug. Die Gefahr einer durch übermäßige Spannung ausgelösten Rissbildung oder eines hierdurch bedingten Bruchs des die Lageröffnung umgrenzenden Bereichs des Schlagwerkzeugs ist damit wirksam begegnet.

Hierbei erweist es sich als besonders günstig, dass die erfindungsgemäß in Richtung des Schlagabschnitts des Schlagwerkzeugs vorgenommene

Verlängerung der Lageröffnung sich in einen Bereich des Schlagwerkzeugs erstreckt, der im praktischen Einsatz nur wenig belastet ist. Dem durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Lageröffnung erzielten Gewinn hinsichtlich der dynamischen Verformbarkeit des Lagerabschnitts steht damit keine die Verwendung in der Praxis einschränkende Schwächung des Schlagwerkzeugs entgegen.

Da im Gebrauch der Stützabschnitt der Lageröffnung mit seiner

Innenumfangsfläche auf der zum Schlagabschnitt des Schlagwerkzeugs gegenüberliegenden Seite der Achse angeordnet ist, auf der das

Schlagwerkzeug gelagert ist, wird das Schlagwerkzeug in Folge der im

Gebrauch auf das Schlagwerkzeug wirkenden Fliehkräfte mit der

Innenumfangsfläche des Stützabschnitts in Anlage an der Achse gehalten. Die Form und Ausdehnung des Lagerabschnitts kann dabei in Abhängigkeit von dem Schwenkweg, den das Schlagwerkzeug im Gebrauch bei seiner pendelnden Bewegung zurücklegt, so ausgelegt werden, dass die

Innenumfangsfläche des Stützabschnitts die gesamte Fläche der Achse abdeckt, über die das Schlagwerkzeug bei der Pendelbewegung abwälzt.

Hierzu kann die Innenumfangsfläche der Lageröffnung im Bereich des

Lagerabschnitts die Form einer gleichmäßig um die Schwenkachse des

Schlagwerkzeugs gekrümmten Zylinderschale aufweisen, wobei die seitlichen Begrenzungsinnenflächen des Erweiterungsabschnitts tangential an den ihnen jeweils zugeordneten Längsrand der Innenumfangsfläche des Lagerabschnitts angeschlossen sind, um einen stoßfreien Übergang zu der Innenumfangsfläche des Stützabschnitts zu gewährleisten. Der Radius der Krümmung der

Zylinderschale entspricht dabei zweckmäßigerweise dem Radius einer im Querschnitt kreisrunden Lageröffnung, über die ein konventionell gestaltetes Schlagwerkzeug der zur Gattung der Erfindung gehörenden Art üblicherweise auf der ihm zugeordneten Achse gelagert ist.

Eine für die meisten Einsatzfälle ausreichende Abdeckung des

Schwenkbereichs des Schlagwerkzeugs ergibt sich dabei dann, wenn - in einem Schnitt quer zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs betrachtet - die eine Zylinderschale bildende Innenumfangsfläche des Stützabschnitts der Lageröffnung einen Winkelbereich von mindestens 180° um die Schwenkachse umspannt.

Die Gefahr von Kerbwirkung im Erweiterungsbereich der Lageröffnung bei gleichzeitig optimaler Spannungsverteilung im Lagerabschnitt des

Schlagwerkzeugs kann dadurch begegnet werden, dass die dem Stützabschnitt in Richtung des Schlagabschnitts gegenüberliegende Grundinnenfläche des Erweiterungsabschnitts nach Art einer Zylinderschale gekrümmt ist, wobei sich auch hier ein optimaler Belastungsverlauf in dem die Lageröffnung

umgrenzenden Material des Schlagwerkzeugs dadurch ergibt, dass die

Grundinnenfläche des Erweiterungsabschnitts jeweils tangential an die seitlichen Begrenzungsinnenflächen des Erweiterungsabschnitts

angeschlossen ist.

Insbesondere im Fall, dass das Schlagwerkzeug im Bereich des Übergangs zwischen seinem Lagerabschnitt und seinem Schlagabschnitt eine Einschnürung aufweist, wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schlaghämmern häufig der Fall ist, um eine optimale Massenverteilung zwischen Lagerabschnitt und Schlagabschnitt zu erreichen, kann es

zweckmäßig sein, den Radius der Grundinnenfläche des

Erweiterungsabschnitts kleiner auszulegen als den Radius der

Innenumfangsfläche des Stützabschnitts. Bei dieser Ausgestaltung laufen die seitlichen Begrenzungsinnenflächen des Erweiterungsabschnitts ausgehend von dessen Grundfläche V-förmig in Richtung des jeweils zugeordneten

Längsrands der Innenumfangsfläche des Stützabschnitts. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Dickenverlauf des die Lageröffnung seitlich umgrenzenden Materials des Lagerabschnitts des Schlagwerkzeugs erzielt werden, der wiederum zur Vergleichmäßigung der vom Lagerabschnitt im Gebrauch aufgenommenen Belastungen beiträgt.

Die seitlichen Begrenzungsinnenflächen des Erweiterungsabschnitts können grundsätzlich eben, jedoch auch dem äußeren Verlauf des den

Erweiterungsabschnitt umgebenden Materials des Lagerabschnitts folgend geformt sein.

Besonders zweckmäßig erweist sich ein kleinerer Krümmungsradius der Grundfläche des Erweiterungsabschnitts, wenn die Innenumfangsfläche des Stützabschnitts der Lageröffnung einen Winkelbereich von mehr als 180° umspannen soll, um eine besonders sichere Lagerung des Schlagwerkzeugs im Gebrauch zu sichern.

In anderen Einsatzfällen kann es zweckmäßig sein, wenn - in einer normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs ausgerichteten Schnittebene betrachtet - der Radius der Grundinnenfläche des Erweiterungsabschnitts gleich dem Radius des Lagerabschnitts ist. In diesem Fall ist die Lageröffnung nach Art eines in Richtung des Schlagabschnitts gestreckten Ovals ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung kann das Schlagwerkzeug somit nicht nur pendelnd, sondern auch in einer entlang seiner quer zur durch die Lageröffnung definierten Schwenkachse ausgerichteten zentralen Mittelachse ausgerichteten Bewegung relativ zur Achse, auf der es gelagert ist, bewegt werden. Bei einer Zerkleinerungsmaschine, bei denen ein mit erfindungsgemäßen

Schlagwerkzeugen bestückter Rotor in einer Kammer rotiert, deren Innenwände für eine optimale Zerkleinerung des zu zerkleinernden Guts mit geringem Abstand zur freien Stirnseite der mit dem Rotor rotierenden Schlaghämmer angeordnet ist, kann auf diese Weise der Gefahr entgegengewirkt werden, dass ein Schlagwerkzeug durch ein Materialteil blockiert, dass zwischen Rotor und Innenwand eingeklemmt wird. Das in der hier erläuterten erfindungsgemäßen Weise mit einer ovalen, nach Art eines Langlochs ausgebildeten Lageröffnung versehene Schlagwerkzeug kann einer solchen Blockade durch eine

Verschiebung längs seiner Mittelachse, d.h. quer zur Achse, auf der es gelagert ist, ausweichen. Dabei wird das betreffende Materialteil in der Regel durch den dennoch stattfindenden Kontakt mit dem Schlagwerkzeug aus seiner

Blockadestellung hinausbefördert.

Im Fall, dass die Innenumfangsfläche des Stützabschnitts und die Grundfläche des Erweiterungsabschnitts jeweils in einem gleichmäßigen Radius gekrümmt sind, hat es sich als günstig herausgestellt, wenn - in einer normal zur

Schwenkachse des Schlagwerkzeugs ausgerichteten Schnittebene betrachtet - der lineare Abstand der Mittelpunkte der Krümmung der Innenumfangsfläche des Lagerabschnitts und der Grundinnenfläche des Erweiterungsabschnitts mindestens 10 mm beträgt.

Insbesondere dann, wenn das Schlagwerkzeug bezogen auf seine zentrale Mittellinie symmetrisch gestaltet und die Innenumfangsfläche des

Stützabschnitts und die Grundfläche des Erweiterungsabschnitts jeweils in einem gleichmäßigen Radius gekrümmt sind, ist es vorteilhaft, wenn - in einer normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs ausgerichteten Schnittebene betrachtet - die Mittelpunkte der Krümmung der Innenumfangsfläche des Stützabschnitts und der Grundinnenfläche des Erweiterungsabschnitts mit Abstand zueinander gemeinsam auf einer zentralen, quer zur Längsachse der Lageröffnung ausgerichteten Mittellinie des Schlagwerkzeugs liegen. Sofern ein Schlagwerkzeug nicht nur auf seiner vom Schlagabschnitt entfernten Seite des Lagerauges über die dort vorgesehene Innenumfangsfläche des Stützabschnitts, sondern auch auf der dem Schlagabschnitt zugeordneten Seite des Lagerauges abgestützt werden soll, so kann dies dadurch bei einem erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug bewerkstelligt werden, dass der

Erweiterungsabschnitt mindestens zwei in Umfangsrichtung der Lageröffnung beabstandete Unterabschnitte umfasst, die sich jeweils in Richtung des

Schlagabschnitts des Schlagwerkzeugs erstrecken, wobei benachbarte

Unterabschnitte zwischen sich jeweils einen zusätzlichen Stützabschnitt des Schlagwerkzeugs begrenzen. Durch die Unterabschnitte des

Erweiterungsabschnitts wird der zusätzliche Stützabschnitt von dem die

Lageröffnung seitlich umgrenzenden Material des Lagerabschnitts seitlich separiert, so dass der erfindungsgemäß genutzte Effekt der Verlängerung des Bereichs, der sich bei dynamischer Belastung des Schlagwerkzeugs dehnen kann, auch dann eintritt, wenn der zusätzliche Stützabschnitt das

Schlagwerkzeug im Gebrauch auf der dem Schlagabschnitt zugeordneten Seite der Lageröffnung bei seiner Pendelbewegung abstützt.

Typische Stahlwerkstoffe, aus denen erfindungsgemäß gestaltete

Schlagwerkzeuge hergestellt sind, sind heute schon zu diesem Zweck verwendete martensitisch erstarrende Vergütungsstähle mit Kohlenstoff- Gehalten von 0,1 - 0,70 Gew.-%.

Ebenso lassen sich erfindungsgemäße Schlagwerkzeuge aus austenitisch erstarrenden Stählen mit Mangangehalten von 7 - 30 Gew.-% herstellen. Auch diese unter der Bezeichnung "Hadfield-Stähle" bekannten Stahlsorten haben sich in der Praxis für die Herstellung von Schlagwerkzeugen der in Rede stehenden Art seit vielen Jahren bewährt. Ein Beispiel für einen solchen Hadfield-Stahl ist der unter der Normbezeichnung X120Mn12 und der

Werkstoffnummer 1.3401 handelsübliche Stahl. Gerade unter stoßender Belastung weisen Hadfield-Stähle einen guten Verschleißwiderstand aufgrund ihrer hohen Kaltverfestigungsfähigkeit auf. Des Weiteren können erfindungsgemäße Schlagwerkzeuge aus zu diesem Zweck bekannten Eisengusswerkstoffen gegossen werden, beispielsweise aus so genanntem "weißen Gusseisen", das Chrom-Gehalte von bis zu 29 Gew.-% aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch und nicht maßstäblich:

Fig. 1 ein erstes Schlagwerkzeug in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 ein zweites Schlagwerkzeug in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 ein drittes Schlagwerkzeug in perspektivischer Ansicht;

Die in den Figuren 1 - 3 dargestellten Schlagwerkzeuge 1 ,1 ',1" dienen als Schlaghammer bei der Zerkleinerung von Metallschrott, wie

Fahrzeugkarosserien, mineralischen Rohstoffen oder mineralischen Abfällen, wie Bauschutt, Abraum oder desgleichen.

Dazu werden die Schlagwerkzeuge 1 , 1 ', 1 " an einem konventionellen, hier nicht gezeigten Rotor in der Weise pendelnd auf einer hier ebenfalls nicht gezeigten Achse des Rotors gelagert. Diese Art und Weise der pendelnden Lagerung eines Schlagwerkzeugs, das zur selben Gattung gehört, wie ein

erfindungsgemäßes Schlagwerkzeug, ist beispielsweise in der

EP 1 047 499 B1 beschrieben.

Um seinen Verwendungszweck zu erfüllen, weist das in konventioneller Weise einstückig beispielsweise aus einem Hadfield-Stahl gegossene Schlagwerkzeug 1 ,1',1" einen durch eine geeignete Wärmebehandlung in an sich ebenfalls bekannter Weise gehärteten Schlagabschnitt 2, 2', 2", der im praktischen Einsatz in Kontakt mit dem zu zerkleinernden Material kommt und dadurch extremen Schlagbelastungen ausgesetzt ist, und einen Lagerabschnitt 3, 3', 3" auf, der in ebenso bekannter Weise so thermisch behandelt ist, dass er eine ausreichende Zähigkeit und Dehnungseigenschaften besitzt, durch die er in der Lage ist, die im Gebrauch auf das Schlagwerkzeug 1 ,1 ', 1 " wirkenden dynamischen

Belastungen aufzunehmen.

In den Lagerabschnitt 3, 3', 3" der Schlagwerkzeuge 1 ,1 ',G ist eine zentral angeordnete Lageröffnung 4, 4’, 4" eingeformt, die sich zwischen den Stirnseiten 5,5',5";6,6',6" des Schlagwerkzeugs 1 ,1',1" über dessen Breite B erstreckt. Die zentrale Längsachse L der Lageröffnung 4, 4’, 4" definiert die Pendelachse, um die das Schlagwerkzeug 1 ,1',G im Gebrauch um die in der Regel ebenfalls aus einem Stahlwerkstoff bestehende Achse des Rotors pendelt. Dabei besteht metallischer Reibkontakt zwischen der Achse des Rotors und dem

Schlagwerkzeug 1 ,1 ',1".

Beim in Fig. 1 dargestellten Schlagwerkzeug 1 weist die Lageröffnung 4 an ihrer vom Schlagabschnitt 2 entfernten Seite einen Stützabschnitt 7 mit einer nach Art einer Zylinderschale gleichmäßig gekrümmten Innenumfangsfläche 8 auf, die sich über die Breite B des Schlagwerkzeugs 1 erstreckt und dabei einen Winkelbereich ß von etwa 215° umspannt.

In Richtung des Schlagabschnitts 2 ist die Lageröffnung 4 durch einen

Erweiterungsabschnitt 9 erweitert. Die eben ausgebildeten seitlichen

Begrenzungsinnenflächen 10,11 des Erweiterungsabschnitts 9 sind tangential an den jeweils zugeordneten Längsrand der Innenumfangsfläche 8 des

Stützabschnitts 7 angeschlossen und laufen in Richtung des Schlagabschnitts 2 aufeinander zu, bis sie auf die ihnen jeweils zugeordneten Längsränder der dem Schlagabschnitt 2 zugeordneten, ebenfalls nach Art einer Zylinderschale geformten Grundfläche 12 des Erweiterungsabschnitts 9 treffen. Die

Grundfläche 12 erstreckt sich ebenfalls über die Breite B des Schlagwerkzeugs 1 und umspannt dabei einen Winkelbereich ß' von ca. 145°. Der Radius R' der Krümmung der Grundfläche 12 entspricht etwa 3/4 des Radius R der

Krümmung der Innenumfangsfläche 8 des Stützabschnitts 7, wobei der

Mittelpunkt M,M' der Krümmungen von Innenumfangsfläche 8 und Grundfläche 12 auf einer zentralen, quer zur Längsachse L der Lageröffnung 4

ausgerichteten Mittelachse X des Schlagwerkzeugs 1 liegt.

Wie in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, ist diese Formgebung der Lageröffnung 4 insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Schlagwerkzeug 1 im Übergangsbereich zwischen seinem Lagerabschnitt 3 und seinem

Schiagabschnitt 2 eingeschnürt ist. Die seitlichen Begrenzungsinnenflächen 10,11 können dann so geformt sein, dass sie im Wesentlichen parallel zum äußeren Verlauf des die Lageröffnung 4 umgrenzenden Materials des

Lagerabschnitts 3 ausgerichtet sind und so im Gebrauch eine optimale

Vergleichmäßigung der im Lagerabschnitt 3 auftretenden dynamischen Belastungen und der damit einhergehenden Dehnung erzielt wird.

Beim in Fig. 2 dargestellten Schlagwerkzeug V weist die Lageröffnung 4' an ihrer vom Schlagabschnitt 2' entfernten Seite ebenfalls einen Stützabschnitt 7' mit einer nach Art einer Zylinderschale gleichmäßig gekrümmten

Innenumfangsfläche 8' auf, die sich über die Breite B des Schlagwerkzeugs erstreckt. In diesem Fall umspannt die Innenumfangsfläche 8' einen

Winkelbereich von 180°.

In Richtung des Schlagabschnitts 2' ist die Lageröffnung 4' durch einen Erweiterungsabschnitt 9' erweitert. Die ebenen seitlichen

Begrenzungsinnenflächen 10',11 ' des Erweiterungsabschnitts 9' sind parallel zueinander ausgerichtet und dementsprechend tangential an den jeweils zugeordneten Längsrand der Innenumfangsfläche 8' des Stützabschnitts 7' angeschlossen und erstrecken sich in Richtung des Schlagabschnitts 2' bis zu den ihnen jeweils zugeordneten Längsrändern der dem Schlagabschnitt 2' zugeordneten, ebenfalls nach Art einer Zylinderschale geformten Grundfläche 12' des Erweiterungsabschnitts 9'. Die Grundfläche 12' erstreckt sich ebenfalls über die Breite B des Schlagwerkzeugs 1' und umspannt dabei einen

Winkelbereich ß' von ebenfalls 180°. Der Radius der Krümmung der

Grundfläche 12' ist gleich dem Radius der Krümmung der Innenumfangsfläche 8' des Stützabschnitts 7'. Dabei liegen die Mittelpunkte der Krümmungen der Innenumfangsfläche 8' und der Grundfläche 12' in einem Abstand Y auf der zentralen Mittelachse X. Entsprechend diesem Abstand kann das

Schlagwerkzeug 1' auf der Achse, auf der es im Gebrauch pendelnd gelagert ist, zusätzlich entlang der Mittelachse X bewegt werden, um beispielsweise eingeklemmtem Material auszuweichen.

Beim in Fig. 3 dargestellten Schlagwerkzeug 1" weist die Lageröffnung 4" an ihrer vom Schlagabschnitt 2" entfernten Seite wiederum einen Stützabschnitt 7" mit einer nach Art einer Zylinderschale gleichmäßig gekrümmten

Innenumfangsfläche 8" auf, die sich über die Breite B des Schlagwerkzeugs G erstreckt und dabei, wie die Innenumfangsfläche 8 beim Schlagwerkzeug 1 , einen Winkelbereich ß von etwa 215° umspannt.

In Richtung des Schlagabschnitts 2" ist die Lageröffnung 4" durch einen

Erweiterungsabschnitt 9" erweitert. Die eben ausgebildeten seitlichen

Begrenzungsinnenflächen 10", 11" des Erweiterungsabschnitts 9" sind tangential an den jeweils zugeordneten Längsrand der Innenumfangsfläche 8" des Stützabschnitts 7" angeschlossen und laufen, ebenfalls wie beim

Schlagwerkzeug 1 , in Richtung des Schlagabschnitts 2" aufeinander zu, bis sie auf die ihnen jeweils zugeordneten Längsränder der dem Schlagabschnitt 2" jeweils zugeordneten, ebenfalls nach Art einer Zylinderschale geformten Grundflächen 12a", 12b" von Unterabschnitten 13a", 13b" des

Erweiterungsabschnitts 9" treffen. Die Grundflächen 12a", 12b" erstrecken sich ebenfalls jeweils über die Breite B des Schlagwerkzeugs 1 und umspannen dabei jeweils einen Winkelbereich ß' von ca. 145°. Der Radius R' der

Krümmung der Grundflächen 12a", 12b" entspricht etwa 40 % des Radius R der Krümmung der Innenumfangsfläche 8 des Stützabschnitts 7.

Die Unterabschnitte 13a", 13b" des Erweiterungsabschnitts 9" sind in

Umfangsrichtung beabstandet und symmetrisch zur zentralen Mittelachse X ausgerichtet. Dabei geht ihre Grundfläche 12a", 12b" an ihrem von der jeweils zugeordneten Begrenzungsinnenfläche 10", 11" abgewandten Längsrand jeweils in eine ebene Begrenzungsfläche 14a", 14b" über. Ausgehend von der ihr jeweils zugeordneten Grundfläche 12a", 12b" laufen die Begrenzungsflächen aufeinander zu, bis sie auf die obere Stützfläche 15" eines die Unterabschnitte 13a", 13b" voneinander trennenden Stützabschnitts 16" treffen.

Die Stützfläche 15" ist ebenfalls nach Art einer Zylinderschale gekrümmt und erstreckt sich über die Breite B des Schlagwerkzeugs 1". Dabei liegt die

Stützfläche 15" auf der in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angedeuteten

Zylinderfläche, auf der auch die Innenumfangsfläche 8" des Stützabschnitts 7" der Lageröffnung 4" liegt. Auf diese Weise stützt der Stützabschnitt 16" mit seiner Stützfläche 15" im Gebrauch das Schlagwerkzeug 1" auch auf der dem Schlagabschnitt 2" zugeordneten Seite der Lageröffnung 4" gegen die Achse, auf der das Schlagwerkzeug 1" pendelnd gelagert ist. Gleichzeitig trennen die Unterabschnitte 13a", 13b" den Stützabschnitt 16" von dem die Lageröffnung 4" umgebenden Material, so dass dort trotz des Vorhandenseins des zusätzlichen Stützabschnitts 16" dieselben hinsichtlich der Dauerbelastbarkeit und Erhöhung der Gebrauchsdauer positiven Effekte eintreten, wie bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausgestaltungen der Schlagwerkzeuge 1 ,1', 1".

Wie in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angedeutet, ist diese Formgebung der Lageröffnung 4 insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Schlagwerkzeug 1 im Übergangsbereich zwischen seinem Lagerabschnitt 3 und seinem

Schlagabschnitt 2 eingeschnürt ist. Die seitlichen Begrenzungsinnenflächen 10,11 können dann so geformt sein, dass sie im Wesentlichen parallel zum äußeren Verlauf des die Lageröffnung 4 umgrenzenden Materials des

Lagerabschnitts 3 ausgerichtet sind und so im Gebrauch eine optimale

Vergleichmäßigung der im Lagerabschnitt 3 auftretenden dynamischen

Belastungen und der damit einhergehenden Dehnung erzielt wird. BEZUGSZEICHEN

I ,1 ',G Schlagwerkzeuge

2, 2', 2" Schlagabschnitte der Schiagwerkzeuge 1 ,1', 1 "

3, 3', 3" Lagerabschnitte

4, 4', 4" Lageröffnungen

5, 5', 5" erste Stirnseiten der Schlagwerkzeuge 1 ,1 ',1"

6, 6', 6" zweite Stirnseiten der Schlagwerkzeuge 1 ,1',1 "

7, 7’, 7" Stützabschnitte der Lageröffnungen 4, 4', 4"

8, 8', 8" Innenumfangsflächen der Stützabschnitte 7, 7', 7"

9, 9’, 9" Erweiterungsabschnitte

10, 10', 10" Begrenzungsinnenflächen der Erweiterungsabschnitte 9, 9', 9"

I I , 11', 11 " Begrenzungsinnenflächen der Erweiterungsabschnitte 9, 9', 9"

12,12’ Grundflächen der Erweiterungsabschnitte 9,9', 9"

12a", 12b" Grundflächen der Unterabschnitte 13a", 13b"

13a", 13b" Unterabschnitte

14a", 14b" Begrenzungsflächen

15" Stützfläche des Stützabschnitts 16"

16" zusätzlicher Stützabschnitt ß,ß' Winkelbereiche

B Breite der Schlagwerkzeuge 1 , 1 ', 1"

L Längsachse der Lageröffnungen 4, 4', 4"

M,M' Mittelpunkte der Krümmung der Innenumfangsflächen 8, 8', 8"

R,R' Krümmungsradien

X Mittelachse X der Schlagwerkzeuge 1 , 1 ', 1 "

Y Abstand

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Schlagwerkzeug für die Zerkleinerung von Metallgegenständen oder

Gesteinsmaterialien, wobei das Schlagwerkzeug (1,1',G) aus einem eisenbasierten Werkstoff hergestellt ist und einen Lagerabschnitt (3,3', 3") , in den eine Lageröffnung (4, 4', 4") zum frei pendelnden Lagern des

Schlagwerkzeugs (1 ,1',1”) um eine Schwenkachse eingeformt ist, sowie einen Schlagabschnitt (2, 2', 2") umfasst, der im Gebrauch einer

schlagenden Belastung durch Kontakt mit dem zu zerkleinernden Material ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im

Neuzustand des Schlagwerkzeugs (1,1',G) die Lageröffnung (4, 4', 4") einen Stützabschnitt (7, 7', 7"), an dessen Innenumfangsfläche (8, 8', 8") das Schlagwerkzeug (1,1', 1") bei seiner Pendelbewegung um die

Schwenkachse gelagert ist, und einen Erweiterungsabschnitt (9, 9', 9") aufweist, der an den Stützabschnitt (7, 7’, 7") angeschlossen ist und durch den die Lageröffnung (4, 4', 4") in Richtung des Schlagabschnitts (2, 2', 2") gegenüber dem Stützabschnitt (7, 7', 7") erweitert ist.

2. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche (8, 8', 8") des Stützabschnitts (7, 7', 7") der Lageröffnung (4, 4', 4") die Form einer Zylinderschale aufweist und dass die seitlichen Begrenzungsinnenflächen (10,10',10";11 ,11 ',11") des Erweiterungsabschnitts (9, 9’, 9") tangential an den ihnen jeweils

zugeordneten Längsrand der Innenumfangsfläche (8, 8', 8") des

Stützabschnitts (7,7', 7") angeschlossen sind.

3. Schlagwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem Schnitt quer zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs (1,1', ) betrachtet - der Stützabschnitt (7, T, 7") einen Winkelbereich (ß) von mindestens 180° um die Schwenkachse umspannt.

4. Schlagwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Stützabschnitt (7,7', 7") in Richtung des Schlagabschnitts (2, 2', 2") gegenüberliegende Grundinnenfläche (12,12';12a",12b") des Erweiterungsabschnitts (9, 9', 9") nach Art einer Zylinderschale gekrümmt ist.

5. Schlagwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundinnenfläche (12,12';12a",12b") des

Erweiterungsabschnitts (9, 9', 9") jeweils tangential an die seitlichen

Begrenzungsinnenflächen (10,10',10";11 ,11 ',11 ") des

Erweiterungsabschnitts (9, 9', 9") angeschlossen ist.

6. Schlagwerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h

gekennzeichnet, dass -in einer normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs (1 ,1',G) ausgerichteten Schnittebene betrachtet - der Radius (R') der Grundinnenfläche (12, 12a", 12b") des

Erweiterungsabschnitts (9,9") kleiner ist als der Radius (R) der

Innenumfangsfläche (8, 8', 8") des Stützabschnitts (7,7").

7. Schlagwerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch

gekennzeichnet, dass -in einer normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs (1,1',G) ausgerichteten Schnittebene betrachtet - der Radius der Grundinnenfläche (12') des Erweiterungsabschnitts (9') gleich dem Radius des Stützabschnitts (7') ist.

8. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch

gekennzeichnet, dass -in einer normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs (1 ,1',1") ausgerichteten Schnittebene betrachtet - der lineare Abstand der Mittelpunkte (M,M') der Krümmung der

Innenumfangsfläche (8, 8', 8") des Stützabschnitts (7, 7', 7") und der

Grundinnenfläche (12,12';12a",12b") des Erweiterungsabschnitts (9, 9', 9") mindestens 10 mm beträgt.

9. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch

gekennzeichnet, dass -in einer normal zur Schwenkachse des Schlagwerkzeugs (1 ,1 ',1 ") ausgerichteten Schnittebene betrachtet - die Mittelpunkte (M,M') der Krümmung der Innenumfangsfläche (8, 8', 8") des Stützabschnitts (7, 7', 7") und der Grundinnenfläche (12,12') des

Erweiterungsabschnitts (9, 9', 9") mit einem Abstand (Y) zueinander gemeinsam auf einer zentralen, quer zur Längsachse (L) der Lageröffnung (4, 4', 4") ausgerichteten Mittelachse (X) des Schlagwerkzeugs (1 ,1 1 ") liegen.

10. Schlagwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch

gekennzeichnet, dass der Erweiterungsabschnitt (9, 9', 9") mindestens zwei in Umfangsrichtung der Lageröffnung (4, 4', 4")

beabstandete Unterabschnitte (13a", 13b") umfasst, die sich jeweils in Richtung des Schlagabschnitts (2, 2', 2") des Schlagwerkzeugs (1 ,1',1") erstrecken, und dass benachbarte Unterabschnitte (13a", 13b") zwischen sich jeweils einen weiteren Stützabschnitt (7, 7', 7") des

Schlagwerkzeugs (1 ,1’,1 ") begrenzen, der das Schlagwerkzeug (1 ,1 ',1 ") im Gebrauch auf der dem Schlagabschnitt (2, 2', 2") zugeordneten Seite der Lageröffnung (4, 4', 4") bei seiner Pendelbewegung abstützt.

11. Schlagwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Eisen- oder

Stahlgusswerkstoff besteht.

12. Rotor für eine Maschine zur Zerkleinerung von Metallgegenständen oder Gesteinsmaterialien, umfassend mindestens eine metallische Achse, auf der mindestens ein gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildetes Schlagwerkzeug (1 ,1 ',1 ") mit seiner Lageröffnung (4, 4', 4") gelagert ist.