WO2021142500A1 - Vorrichtung für einen brecher - Google Patents

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Bernardo NIEDERHAGEBÖCK
Martin WHEATLEY
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Rubble Master Hmh Gmbh
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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    • B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
    • B02C1/02—Jaw crushers or pulverisers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
    • B02C1/02—Jaw crushers or pulverisers
    • B02C1/025—Jaw clearance or overload control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
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    • B02C1/02—Jaw crushers or pulverisers
    • B02C1/04—Jaw crushers or pulverisers with single-acting jaws

Definitions

  • the invention relates to a device for a crusher with a frame for a crushing chamber comprising a cross-member, which frame is delimited by a crushing jaw which is drivingly connected to a reciprocating piston inserted into a hollow cylinder.
  • EP2662141B1 discloses a support frame with a lifting system, in which the lifting cylinder of the lifting system is supported against the crossbeam of the frame and stiffening elements are provided in the crossbeam to prevent the Derive forces.
  • the piston of the lifting system is connected to the movable jaw via a lever.
  • US6375105B1 shows a traverse which forms a carrier.
  • a lifting system with hollow cylinders is shown, in which the hollow cylinders are mounted on their cylinder heads on the side of the carrier facing away from the crushing chamber.
  • the devices in the prior art therefore require massive components and a robust connection of the components involved, so that material-to-material connections, massive flanges or additional stiffening elements are usually provided. These additional elements increase the space requirement, construction effort and maintenance intensity.
  • the EP2662141B1 connects the traverse centrally and not on the edge of the lifting system, which makes a recess in the traverse for the lifting system necessary. Due to this necessary recess, however, the traverse must be designed to be more stable than with storage at the edge, which increases the total weight.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device which, while maintaining the same mechanical stability, reduces material fatigue and, without additional, stabilizing elements, is more space-saving and at the same time lighter.
  • the invention solves the problem posed by the fact that the displacement of the hollow cylinder lies completely within the cross member. If the crossbeam is weakened according to the invention, its mechanical stability is generally reduced, but the system pressure prevailing in the hollow cylinder, which is usually up to 400 bar, leads to stiffening, so that a weight reduction can be achieved without mechanical disadvantages. As a result of the simultaneous reduction in the overall length of the traverse, the lever arm formed by the traverse is also reduced, so that due to vibrations caused transverse forces are greatly minimized and thus material fatigue can be reduced. It can thus be accepted without further ado that the hollow cylinder is only accessible for maintenance purposes via a screwed lock on the side facing away from the crushing jaw due to the installation in the crossbeam. Because the cubic capacity, and thus the piston stroke, lie completely within the crossbeam, the total length of the device from the crossbeam to the drive-connected crusher jaw can be significantly reduced, whereby the space requirement in the crusher is reduced.
  • the material fatigue and the space requirement of the device can be further reduced by the crossbeam having a recess as a hollow cylinder which, together with the reciprocating piston inserted therein, limits the displacement.
  • the hollow cylinder is designed as a recess in the crossbeam, the mechanical load on the crossbeam is also reduced, as the integrated design means that forces directly through the crossbeam into the supporting structure of the jaw crusher are initiated, which enables a lighter construction.
  • the more compact design of the hollow cylinder as a recess in the crossbeam enables further weight savings.
  • the weight of the crusher can be reduced even further and the replacement of wear parts can be made easier if the traverse forms bearing bodies that engage positively in bearing receptacles of the frame as a rotation lock.
  • Forces and torques to be diverted are usually conducted from the device into the frame of the crusher via a material connection between the crossbeam of the device and the frame of the crusher. For this, however, it is not only necessary to reinforce the crossbeam in the connection area, but it is also necessary to treat the contact surfaces specially, for example by means of heat treatment for welded connections. Due to the form-fitting Storage can dispense with additional material expenditure and complex treatment of the contact surfaces, which simplifies production and further reduces weight.
  • the interlocking mounting also enables the device to be removed and reinstalled more easily, which solves the problem of the construction-related difficult replacement of wearing parts.
  • non-positive connections can be provided between the crossbeam and the frame, for example to compensate for laterally acting forces.
  • the traverse can, for example, be secured against rotation either via at least one rotationally asymmetrical bearing body per side or several rotationally symmetrical bearing bodies per side.
  • the crushing jaw is drive-connected to the reciprocating piston about a pivot axis that is essentially parallel to the conveying direction of the crushed material, relative to the cross member. If an unbreakable object enters the crushing chamber, large local forces act on the crushing jaw. Due to the pivotable connection of the crushing jaw with the reciprocating piston relative to the cross member, the crushing jaw can immediately, that is to say directly and without active control, execute a compensating movement until the device actively pulls the crushing jaw back.
  • a pivoting bearing arranged in the center of the crushing jaw does not restrict the functional principle shown here.
  • the pivoting mounting can be implemented with hinges or joints.
  • the pistons can either be supported individually on the crushing jaw or via a common element between the reciprocating piston and the crushing jaw.
  • the device comprises three such hollow cylinders, the stroke paths of which lie on a common plane. A particularly effective dissipation of the forces caused by unbreakable objects is obtained if the reciprocating piston is additionally drive-connected to a breaking jaw such that the breaking jaw can be pivoted in an axis parallel to the conveying direction of the broken material.
  • FIG. 1 shows a side view of a device according to the invention and a crushing chamber
  • FIG. 2 shows a detailed view of the device corresponding to FIG. 1 on a larger scale
  • 3 shows a section along the line III-III in FIGS
  • Figure 4 is a perspective view of the device on a smaller scale.
  • a device comprises a cross member 1 which is mounted in a frame 2.
  • the traverse 1 has hollow cylinders 3, the displacements of which lie completely within the traverse 1.
  • a reciprocating piston 4 is inserted, which is drive-connected to a breaking jaw 5 and forms a lifting system which can be operated, for example, by means of a hydraulic working medium.
  • the drive connection can be established via a predetermined breaking plate 6 which is placed on the reciprocating piston 4 via a connecting element 7.
  • the crushing jaw 5 is driven by an eccentric and delimits a crushing chamber 8, the position of the crushing jaw 5 and thus the resulting crushing gap being adjustable by the lifting system.
  • the breaking jaw 5 can additionally be connected to the frame 2 via a retraction mechanism such as a spring 9, the restoring force of which ensures a continuous connection between the breaking jaw 5 and the traverse 1.
  • a retraction mechanism such as a spring 9, the restoring force of which ensures a continuous connection between the breaking jaw 5 and the traverse 1.
  • bearing bodies 10 are provided, which positively connect the cross member 1 to the frame 2 as a rotation lock.
  • the reciprocating pistons 4 can compensate deformations of the crushing jaw 5, which are caused by unbreakable objects, by means of different stroke paths in their hollow cylinders 3.

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Abstract

Vorrichtung für einen Brecher mit einem, eine Traverse (1) umfassenden Rahmen (2) für eine Brechkammer (8), welche von einer Brechbacke (5) begrenzt wird, die mit einem in einen Hohlzylinder (3) eingesetzten Hubkolben (4) antriebsverbunden ist beschrieben. Um bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bei gleicher mechanischer Stabilität die Materialermüdung, das Gewicht und den Platzbedarf zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass der Hubraum des Hohlzylinders (3) vollständig innerhalb der Traverse (1) liegt.

Description

Vorrichtung für einen Brecher
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für einen Brecher mit einem, eine Traverse umfassenden Rahmen für eine Brechkammer, welche von einer Brechbacke begrenzt wird, die mit einem in einen Hohlzylinder eingesetzten Hubkolben antriebsverbunden ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtungen für Backenbrecher bekannt. Allen liegt das Prinzip zugrunde, Schäden an den Brechbacken eines Backenbrechers dadurch zu verhindern, dass die bewegbare Brechbacke über ein Hubsystem von der gegenüberliegenden Brechbacke zurückgezogen wird, falls ein nicht brechbares Objekt in den Brechspalt gelangt. Die durch ein solches Objekt verursachten Kräfte können nämlich zu einer Beschädigung der involvierten Bauteile führen. Auch bei einer kontrollierten Verstellung der Brechspaltweite treten aufgrund der Trägheit der Bauteile Reaktionskräfte auf, die die involvierten Bauteile belasten. Ein wichtiger, zu beachtender Aspekt bei der Konstruktion einer Vorrichtung ist daher die Ableitung und Verteilung dieser unerwünschten, auftretenden Kräfte aus der Brechbacke in die tragende Struktur des Backenbrechers. Im Stand der Technik geschieht dies üblicherweise über eine mechanische Verbindung des Hubsystems mit einer Traverse, über die die Kräfte in die Seitenwangen als Rahmen des Backenbrechers eingeleitet und verteilt werden.
Die EP2662141B1 offenbart einen Stützrahmen mit Hubsystem, bei der der Hubzylinder des Hubsystems gegen die Traverse des Rahmens abgestützt ist und Versteifungselemente in der Traverse vorgesehen sind, um die auftretenden Kräfte abzuleiten. Der Kolben des Hubsystems steht hierbei über einen Hebel mit der bewegbaren Brechbacke in Verbindung.
Die US6375105B1 zeigt eine Traverse, die einen Träger bildet. Auch hier ist ein Hubsystem mit Hohlzylindern gezeigt, bei dem die Hohlzylinder an ihren Zylinderköpfen auf der der Brechkammer abgewandten Seite des Trägers montiert werden.
Die Vorrichtungen im Stand der Technik erfordern also massive Bauteile und eine robuste Verbindung der beteiligten Komponenten, sodass in der Regel stoffschlüssige Verbindungen, massive Flansche oder zusätzliche Versteifungselemente vorgesehen sind. Diese zusätzlichen Elemente erhöhen den Platzbedarf, Konstruktionsaufwand und die Wartungsintensität. Beispielsweise verbindet die EP2662141B1 die Traverse zentral und nicht randseitig am Hubsystem, was eine Aussparung in der Traverse für das Hubsystem erforderlich macht. Durch diese notwendige Aussparung muss die Traverse jedoch stabiler ausgeführt werden als bei randseitiger Lagerung, wodurch das Gesamtgewicht erhöht wird.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die bei gleicher mechanischer Stabilität die Materialermüdung reduziert und ohne zusätzliche, stabilisierende Elemente platzsparender und dabei leichter ist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Hubraum des Hohlzylinders vollständig innerhalb der Traverse liegt. Bei einer erfindungsmäßen Schwächung der Traverse wird zwar grundsätzlich deren mechanische Stabilität verringert, allerdings führt der im Hohlzylinder vorherrschende Systemdruck, der üblicherweise bei bis zu 400 bar liegt, zu einer Aussteifung, sodass eine Gewichtsreduktion ohne mechanische Nachteile erreicht werden kann. Durch die gleichzeitig mögliche Reduzierung der Gesamtlänge der Traverse verringert sich auch der von der Traverse gebildete Hebelarm, sodass durch Vibrationen hervorgerufene Querkräfte stark minimiert und damit die Materialermüdung reduziert werden kann. Damit kann ohne weiteres in Kauf genommen werden, dass der Hohlzylinder durch den Einbau in die Traverse für Wartungszwecke nur noch über einen verschraubten Verschluss an der der Brechbacke abgewandten Seite zugänglich ist. Dadurch, dass der Hubraum, und damit der Kolbenhub, vollständig innerhalb der Traverse liegen, kann die Gesamtlänge der Vorrichtung von der Traverse zur antriebsverbundenen Brechbacke hin deutlich verringert werden, wodurch der Platzbedarf im Brecher verkleinert wird.
Die Materialermüdung und der Raumbedarf der Vorrichtung kann weiter gesenkt werden, indem die Traverse eine Ausnehmung als Hohlzylinder aufweist, die gemeinsam mit dem darin eingesetzten Hubkolben den Hubraum begrenzt. Dadurch kann auf ein externes Zylinderrohr samt Flansch als separates eingesetztes Bauteil verzichtet werden, sodass mechanische Schwachstellen, wie Schweißnähte oder ähnliches, entfallen können. Dies reduziert die Materialermüdung und dadurch zusätzlich den Wartungsaufwand, Dadurch, dass der Hohlzylinder als Ausnehmung der Traverse ausgeführt ist, wird auch die mechanische Belastung auf die Traverse reduziert, da durch die integrierte Bauweise auftretende Kräfte direkt über die Traverse gleichmäßig in die tragende Struktur des Backenbrechers eingeleitet werden, was eine leichtere Bauweise ermöglicht. Zusätzlich ermöglicht die kompaktere Bauweise des Hohlzylinders als Ausnehmung der Traverse eine weitere Gewichtsersparnis.
Das Gewicht des Brechers kann noch weiter reduziert und der Austausch von Verschleißteilen erleichtert werden, wenn die Traverse Lagerkörper ausbildet, die formschlüssig in Lageraufnahmen des Rahmens als Rotationssicherung eingreifen. Üblicherweise werden abzuleitende Kräfte und Drehmomente über eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Traverse der Vorrichtung und dem Rahmen des Brechers von der Vorrichtung in den Rahmen des Brechers geleitet. Dazu ist aber nicht nur eine entsprechende Aussteifung der Traverse im Verbindungsbereich erforderlich, sondern es ist auch notwendig, die Kontaktflächen speziell zu behandeln, wie beispielsweise durch eine Wärmebehandlung bei geschweißten Verbindungen. Durch die formschlüssige Lagerung kann auf einen zusätzlichen Materialaufwand sowie eine aufwändige Behandlung der Kontaktflächen verzichtet werden, was die Fertigung vereinfacht und das Gewicht weiter reduziert. Dadurch, dass die Traverse über die Lagerkörper rotationsgesichert ist, werden die abzuleitenden Kräfte und Momente auch ohne stoffschlüssige Verbindung effizient in den Rahmen des Brechers abgeleitet. Die formschlüssige Lagerung ermöglicht weiterhin einen einfacheren Aus- und Wiedereinbau der Vorrichtung, was das Problem des konstruktionsbedingt schwierigen Austausche von Verschleißteilen löst. Zusätzlich können jedoch kraftschlüssige Verbindungen zwischen Traverse und Rahmen vorgesehen sein, um beispielsweise lateral wirkende Kräfte zu kompensieren. Die Traverse kann beispielsweise entweder über wenigstens einen rotationsasymmetrischen Lagerkörper pro Seite oder mehrere rotationssymmetrische Lagerkörper pro Seite rotationsgesichert werden.
Vor dem Erkennen eines unbrechbaren Objektes und dem nachfolgenden Zurückziehen durch die Vorrichtung kann dieses Objekt aufgrund seiner Beschaffenheit bereits Beschädigungen an Teilen des Brechers hervorrufen. Um in dieser Zeit Verwindungen der Brechbacke zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass die Brechbacke um eine zur Förderrichtung des Bruchgutes im Wesentlichen parallele Schwenkachse relativ zur Traverse schwenkbar mit dem Hubkolben antriebsverbunden ist. Tritt ein unbrechbares Objekt in die Brechkammer ein, wirken lokal große Kräfte auf die Brechbacke. Durch die schwenkbare Verbindung der Brechbacke mit dem Hubkolben relativ zur Traverse, kann die Brechbacke unmittelbar, das heißt direkt und ohne aktive Steuerung, eine Ausgleichsbewegung ausführen, bis die Vorrichtung aktiv die Brechbacke zurückzieht. Da sich im Brecherbetrieb herausgestellt hat, dass sich unbrechbare Objekte im Materialstrom des Brechgutes eher quer zur Förderrichtung und quer zur Hubrichtung an den Rändern der Brechkammer befinden, schränkt eine mittig an der Brechbacke angeordnete, schwenkbare Lagerung das hier dargestellte Funktionsprinzip nicht ein. Die schwenkbare Lagerung kann im einfachsten Fall mit Scharnieren oder Gelenken umgesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zumindest teilweise sphärische Druckschalen zwischen Brechbacke und Hubkolben vorgesehen, die eine horizontale Drehbewegung der Brechbacke zum Kraftausgleich ermöglichen.
Um die Kraft zwischen der Brechbacke und der Vorrichtung gleichmäßiger zu übertragen, können mehrere Hohlzylinder vorgesehen sein, deren Hubräume vollständig innerhalb der Traverse liegen und deren Hubwege gruppenweise geregelt werden können. Üblicherweise verteilen sich die abzuleitenden Kräfte, die ein unbrechbares Objekt in der Brechkammer auf die Brechbacke ausübt, nicht gleich über die quer zur Förderrichtung verlaufende Längsachse der Brechbacke. Diese Kräfte können zu Verdrehungen oder gar Beschädigungen der Brechbacke oder des Rahmens führen. Die gruppenweise Regelung der Hubwege führt dazu, dass sich im Brecherbetrieb die Relativpositionen der Kolben zu Ihren Zylindern unterscheiden können und unterschiedlich große Hubräume ausbilden können. So können unerwünschte Kräfte lokal besser abgeleitet werden, indem der Hubweg der Hubkolben, ebenfalls lokal, der Kraftverteilung entlang der Längsachse folgt. Die Kolben können hierbei entweder einzeln an der Brechbacke, oder über ein gemeinsames Element, zwischen den Hubkolben und der Brechbacke abgestützt sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung drei solcher Hohlzylinder, deren Hubwege auf einer gemeinsamen Ebene liegen. Eine besonders effektive Ableitung der durch unbrechbare Objekte hervorgerufenen Kräfte ergibt sich, wenn zusätzlich der Hubkolben mit einer Brechbacke so antriebsverbunden ist, dass die Brechbacke in einer Achse parallel zur Förderrichtung des Bruchgutes verschwenkbar ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer Brechkammer,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Detailansicht der Vorrichtung in einem größeren Maßstab, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III der Fig. 2 und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung in einem kleineren Maßstab.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Traverse 1 , die in einem Rahmen 2 gelagert ist. Die Traverse 1 weist Hohlzylinder 3 auf, deren Hubräume vollständig innerhalb der Traverse 1 liegen. In den Hohlzylindern 3 ist je ein Hubkolben 4 eingesetzt, der mit einer Brechbacke 5 antriebsverbunden ist, und ein Hubsystem bildet, welches beispielsweise mittels eines hydraulischen Arbeitsmediums betrieben werden kann. Die Antriebsverbindung kann über eine Sollbruchplatte 6 hergestellt werden, die über ein Verbindungselement 7 auf die Hubkolben 4 gesetzt ist. Die Brechbacke 5 wird über einen Exzenter angetrieben und begrenzt eine Brechkammer 8, wobei durch das Hubsystem die Position der Brechbacke 5 und damit der entstehende Brechspalt einstellbar ist. Dabei kann die Brechbacke 5 zusätzlich über einen Rückzugsmechanismus, wie beispielsweise einer Feder 9, auf Zug mit dem Rahmen 2 verbunden sein, deren Rückstellkraft eine kontinuierliche Verbindung zwischen Brechbacke 5 und der Traverse 1 gewährleistet. Wie in der Fig. 3 ersichtlich ist, ergeben sich besonders bevorzugte Konstruktionsbedingungen, wenn die Hohlzylinder 3 als Ausnehmungen der Traverse 1 ausgebildet sind, da in diesem Fall das komprimierte Arbeitsmedium im Hubraum die Hohlzylinder 3 gegenüber mechanischen Belastungen aussteift. Tritt ein unbrechbares Objekt in die Brechkammer 8 ein, werden die durch dieses Objekt hervorgerufenen Kräfte über die mit der Brechkammer 8 antriebsverbundenen Hubkolben 4 in die Traverse 1 übertragen, von der die Kräfte möglichst materialschonend und vor allem zerstörungsfrei in den Rahmen 2 eingeleitet werden. Dazu sind Lagerkörper 10 vorgesehen, die die Traverse 1 mit dem Rahmen 2 als Rotationssicherung formschlüssig verbinden. Die Hubkolben 4 können Verformungen der Brechbacke 5, die durch unbrechbare Objekte hervorgerufen werden, durch unterschiedliche Hubwege in ihren Hohlzylindern 3 kompensieren.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für einen Brecher mit einem, eine Traverse (1) umfassenden Rahmen (2) für eine Brechkammer (8), welche von einer Brechbacke (5) begrenzt wird, die mit einem in einen Hohlzylinder (3) eingesetzten Hubkolben (4) antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubraum des Hohlzylinders (3) vollständig innerhalb der Traverse (1) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (1) eine Ausnehmung als Hohlzylinder (3) aufweist, die gemeinsam mit dem darin eingesetzten Hubkolben (4) den Hubraum begrenzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Traverse (1) Lagerkörper (10) ausbildet, die formschlüssig in Lageraufnahmen des Rahmens (2) als Rotationssicherung eingreifen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechbacke (5) um eine zur Förderrichtung des Bruchgutes im Wesentlichen parallele Schwenkachse relativ zur Traverse (1) schwenkbar mit dem Hubkolben (4) antriebsverbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlzylinder (3) vorgesehen sind, deren Hubräume vollständig innerhalb der Traverse (1) liegen und deren Hubwege gruppenweise geregelt werden können.
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