-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Mehrwalzenbrecher gemäß Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Derartige
Mehrwalzenbrecher dienen insbesondere als Brecher zur Zerkleinerung
mineralischen Brechgutes, wie insbesondere Kohle, Erz, Stein, Naturstein,
Bauxit, Mergel, Ton, Ölsand
oder ähnlicher Materialien.
Diese Brecher sollen dabei das Material, das mit einer Korngröße von bis
zu ca. 150 mm ankommt auf eine Korngröße von in der Regel < 50 mm bringen.
Wichtig ist bei der Zerkleinerung insbesondere von Kohle, dass diese
bei dem Brechvorgang nicht oder nur wenig komprimiert wird und im
Wesentlichen ihre innere Struktur beibehalten bleibt.
-
Zum
Stand der Technik gehört
nach der
DE 199 04
867 A1 eine Vorrichtung für die Zerkleinerung mineralischen
Brechgutes mit zwei Brechwalzen, wobei der Brechvorgang zwischen
den Brechwalzen und den mit Brechorganen versehenen gegenüberliegenden
Wänden
des Brechergehäuses
erfolgt. Zwischen den beiden Brechwalzen, die sich gegensinnig drehen,
findet dabei kein Brechvorgang statt.
-
Aus
der
US 5 547 136 A ist
eine Mühle
bekannt, bei der der Brechvorgang zwischen zwei Walzen mit am Umfang
auf schneckenförmigen
Linien angeordneten Schneidelementen erfolgt. Unterhalb des Arbeitsspaltes
ist dabei ein sich in Walzenlängsrichtung
erstreckender fester Amboss angeordnet, an dem beidseitig der äußeren Form
der Brechwalzen angepasste bogenförmige Siebe befestigt sind. Das
nicht durch die Löcher
der Siebe fallende Material wird oberhalb dieser Siebe wieder zurück in den Aufgaberaum
transportiert. Diese Mühle
dient im Wesentlichen zum Feinbrechen bzw. -mahlen von Abfallmaterial
auf vergleichsmäßig geringe
Korngrößen.
-
In
der WO 94/21 381 A1 ist eine Anordnung zum Brechen und Kühlen des
aus einem Brennofen austretenden bereits relativ feinkörnigen Guts
beschrieben, wobei der Brecher mehrere nebeneinander und auf einer
Höhe angeordnete, fliegend
gelagerte, walzenförmige
Brechelemente aufweist. Die Drehrichtung der Brechwalzen wechselt
dabei von einer zur anderen Walze. Die nebeneinander auf derselben
Höhe angeordneten
Brechwalzen füllen
dabei die gesamte Breite des Abwurfbereiches des Einlaufschachtes
aus, wobei jeweils ein Arbeitsspalt zwischen den Brechwalzen freigelassen
ist, dessen Größe durch
die gewünschte
Korngröße des Brenngutes bestimmt
ist.
-
Aus
der
US 5 595 350 A ist
ein weiterer Walzenbrecher am Ende einer Kühleinrichtung ersichtlich,
wobei vier Brechwalzen nebeneinander angeordnet sind, von denen
von der Aufgabeseite her die ersten drei sich jeweils nach rechts
drehen und die vierte sich dazu entgegengesetzt nach links dreht. Das
Material, das von der Aufgabenseite her kommt und noch nicht durch
die Zwischenräume
zwischen den ersten Walzen gefallen ist, wird also in dem Spalt zwischen
der dritten und vierten Walze zerkleinert. Die vier Walzen werden
hierbei unterschiedlich belastet.
-
Aus
der
DE 697 17 068
T2 ist ein Mehrwalzenbrecher bekannt, bei dem das Brechgut,
nachdem es zwischen einem ersten Walzenpaar gebrochen wurde, anschließend durch
mindestens ein weiteres Walzenpaar gebrochen und zerkleinert wird, um
es auf die endgültig
gewünschte
Korngröße zu reduzieren.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Mehrwalzenbrecher der
gattungsgemäßen Art vorzuschlagen,
bei dem im Wesentlichen ohne Komprimieren und bevorzugt durch Schervorgänge das Material
in einem einzigen Brechschritt zerkleinert und bei dem auf möglichst
kleinem Brecherraum und bei möglichst
geringem Maschinenverschleiß eine hohe
Durchsatzleistung erreicht wird.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis
19 enthalten sinnvolle Ausführungsformen
dazu.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Mehrwalzenbrecher
mit mindestens drei Brechwalzen in einem Brecherraum ist vorgesehen,
dass alle direkt benachbarten Brechwalzen entgegengesetzte Drehrichtungen
besitzen und die Verbindungslinie (V) der Rotationsachsen (R) mindestens
einen Knick aufweist. Dieser Knick bewirkt, dass entweder bei gleichbleibendem
Abstand der Rotationsachsen (R) die Gesamtbreite (B) des Brecherraumes,
in dem die Brechwalzen parallel nebeneinander angeordnet sind, verringert
werden kann oder dass bei gleichbleibender Breite des Brecherraumes
eventuell mehr Brechwalzen untergebracht werden können und
damit die Durchsatzleistung pro Gesamtbreite des Brecherraumes vergrößert wird.
Anordnung und Größe des Knicks
werden so gewählt,
dass durch möglichst geringe
Umlenkung des Brechgutes auf seinem Weg von der Zufuhröffnung des
Brechers bis zum Durchtritt durch den Arbeitsspalt der Verschleiß von Brechwerkzeugen
und Brecher minimiert wird.
-
Die
Brechwalzen können
grundsätzlich
mit einer glatten Oberfläche
also ungezahnt verwendet werden. Es hat sich aber auch als günstig erwiesen, dass
am Umfang der Brechwalzen gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt
Brech- oder Schneidzähne gleicher
oder ungleicher Zahnhöhe
und/oder Zahnform angeordnet sind und dass diese mit Schneidelementen
zusammenwirken, die an der Spitze und/oder seitlich im oberen Bereich
an einer Ambossleiste angeordnet sind, die vorzugsweise höhenverstellbar
und/oder in vertikaler Richtung federnd gelagert ist. Die Schneidelemente
können
vorzugsweise an der Ambossleiste an sich über die gesamte Länge der
Brechwalzen erstreckenden Leisten angeordnet sein, wobei die Schneidzähne an den
Brechwalzen in Zahnlücken
der Leiste eingreifen können. Der
erfindungsgemäße Mehrwalzenbrecher
kann jedoch auch ohne Ambossleiste bzw. ohne Schneidelement an diesen
ausgeführt
sein. Bei dem erfindungsgemäßen Mehrwalzenbrecher
wird das gesamte Material beim Durchgang durch den Arbeitsspalt
zwischen den beiden Brechwalzen oder zwischen einer Brechwalze und
wandseitigen Brechzähnen
zerkleinert, wobei die einstellbare und/oder federnde Lagerung der
Ambossleiste Störungen
durch zu große
oder zu harte Materialbrocken verhindert. Zur Einstellung der Korngröße des Produktes
kann auch der Arbeitsspalt durch Veränderung des Achsabstandes der
Brechwalzen und/oder durch Veränderung
des Abstandes der Ambossleiste eingestellt werden. Entsprechend
der erforderlichen Korngröße des Produktes
können
auch die Schneidzähne
zweier benachbarter Brechwalzen am Walzenumfang winkelversetzt angeordnet
sein.
-
Erfindungsgemäß wechseln
sich über
die gesamte Breite des Brecherraumes auf Grund der wechselnden Drehrichtungen
der Brechwalzen jeweils ein Arbeitsspalt und ein Leerspalt ab. Durch den
Arbeitsspalt wird das Material im Wesendlichen von oben nach unten
oder schräg
nach unten gefördert
und dabei zerkleinert. Im Bereich des Leerspaltes bewegen sich die
Brech- oder Schneidzähne
am Umfang der Brechwalzen nach oben bzw. schräg nach oben, sodass dort keine Zerkleinerung
des Materials stattfindet. Die Spaltweite des Leerspaltes ist kleiner
oder gleich der des Arbeitsspaltes. Insbesondere im Bereich des
Leerspaltes können
die Schneidzähne
der benachbarten Brechwalzen winkelversetzt angeordnet und bei Bedarf
ihre Umfangsgeschwindigkeit synchronisiert sein, sodass der Abstand
zwischen den beiden Walzen verringert werden kann, ohne dass Zähne dieser
Walzen einander berühren.
-
Um
die erfindungsgemäße Verkleinerung
der Breite des Brecherraumes zu erreichen, hat es sich als günstig erwiesen,
dass die Verbindungslinie zwischen den Rotationsachsen zweier benachbarter Brechwalzen
im Bereich eines Arbeitsspaltes horizontal oder leicht geneigt in
einem Winkel α von
bis zu 30° zur
Horizontalen verläuft.
Gleichzeitig kann die Verbindungslinie im Bereich eines Leerspaltes
einen Winkel β von
bis zu 90 bzw. 75°,
vorzugsweise 30 bis 60° zur
Horizontalen besitzen. Große
Winkel β können insbesondere
bei am Leerspalt benachbarten Brechwalzen unterschiedlichen Durchmessers
vorteilhaft sein. Insgesamt sollte dabei der Winkel α ≤ dem Winkel β sein. Durch
diese erfindungsgemäßen Neigungen
der Verbindungslinie kann im Bereich des Arbeitsspaltes für die verschiedenen
Materialien ein möglichst
ungehinderter Materialfluss gewährleistet und
gleichzeitig im Bereich eines Leerspaltes ein unerwünschtes
Aufhalten des Materialflusses durch grobes Material von oberhalb
des Leerspaltes verhindert werden. In jedem Fall wird man zur Verringerung der
Breite des Brecherraumes versuchen, zumindest den Winkel β, abhängig von
dem jeweiligen Material, möglichst
groß zu
machen.
-
Bevorzugt
wird weiterhin vorgeschlagen, jeweils zwei Brechwalzen, die einen
Leerspalt zwischen sich bilden, als Baueinheit an einer am Gehäuse des
Mehrwalzenbrechers drehgelenkig und/oder verschiebbar gelagerten
Wippe anzuordnen. Diese Wippe beinhaltet vorzugsweise rechts und
links außerhalb
des Brechergehäuses
angeordnete und gelagerte Walzenträger, wobei die Achsen bzw.
Wellen der zugehörigen
Brecherwalzen durch geeignete Schlitze des Brechergehäuses hindurch
geführt
werden können.
Die beiden zu einem Walzenpaar gehörigen Walzenträger einer
Wippe können
gemeinsam jeweils um eine parallel zu den Rotationsachsen der Brechwalzen
angeordnete Drehachse schwenkbar sein, wobei vorzugsweise die Schwenkbarkeit
der Wippe durch einen verstellbaren Anschlag begrenzt ist und auf
die Wippe eine vorzugsweise vorgespannte Feder in Richtung auf einen
Anschlag wirkt. Durch diese federnde Lagerung ist es möglich, dass
die Brechwalzen der beiden am betroffenen Arbeitsspalt benachbarten
Wippen z.B. bei Überlast
auf Grund von zu hartem oder nicht brechbarem Material ausweichen
können
und der Arbeitsspalt dadurch kurzzeitig vergrößert und durch die Federn wieder
in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
-
Die
Erfindung wird anhand der beigefügten 1 bis 13 beispielsweise
näher erläutert, wobei
in den 1 bis 4 und 6 bis 13 in einem
senkrechten Schnitt die Anordnung der Brechwalzen in einem Brecherraum
skizzenhaft dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 und 2 Anordnungen
von jeweils drei Brechwalzen in einem Brecherraum
-
3 und 4 Anordnungen
von vier Brechwalzen in einem Brecherraum
-
5 eine
teilweise perspektivische Darstellung einer Leiste 10 mit
Schneidleiste 7
-
6 eine
Anordnung von fünf
Brechwalzen in einem Brecherraum
-
7 eine
Anordnung von sechs Brechwalzen in einem Brecherraum
-
8 bis 13 verschiedene
Anordnungen von jeweils acht Brechwalzen in einem Brecherraum.
-
In
den 1 bis 4, 6 und 7 sind
Brechwalzen 1, 1' 2, 2' als glatte
zylindrische Walzen dargestellt, wobei ohne weiteres am Umfang der
Walzen, wie in den 8 bis 13 dargestellt, Brech-
oder Schneidzähne 4 vorhanden
sein können. In
den ersten Figuren wurden zur vereinfachten Darstellung keine Brech-
oder Schneidzähne 4 eingezeichnet.
Die Brech- oder Schneidzähne 4 sind
aber insbesondere dann sinnvoll, wenn unter den Arbeitsspalten A,
A' jeweils eine
sich über
die gesamte Länge
der Brechwalzen erstreckende Ambossleiste 3 bzw. äußere Brechzähne 14 vorhanden
sind. Die Ambossleiste 3 kann entsprechend 5 an
der Oberseite mit einer auswechselbaren Leiste 10 versehen sein,
wobei oben eine waagerechte durchgehende Schneidleiste 7 und
seitlich Zahnlücken 9 angeordnet
sind, in die die Brech- oder Schneidzähne 4 am Umfang der
Brechwalzen 1, 2 ganz oder teilweise hineinragen.
Die Ambossleiste 3 kann entsprechend der Darstellung in 7 außer der
Schneidleiste 7 auch an der Spitze Schneidelemente 5 und
im seitlichen oberen Bereich auch Schneidelemente 6 besitzen.
Die gesamte Ambossleiste ist bevorzugt vertikal oder entsprechend
ihrer Neigung (vgl. z.B. 2, 6, 12 und 13)
in Transportrichtung des Materials verstellbar und insbesondere über Federn 8 nachgiebig
gelagert. An den beiden Wänden 12, 13 können jeweils
zusätzlich äußere Brechzähne 14 angeordnet
sein, die mit den Brech- oder Schneidzähnen 4 auf den angrenzenden
Brechwalzen 1', 2' zusammenarbeiten.
Auch diese äußeren Brechzähne 14 können ähnlich wie
die Ambossleiste 3 verstellbar und federnd gelagert sein.
-
Anhand
der 1 lässt
sich die einfachste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Mehrwalzenbrechers
erläutern.
Dort sind zwei Brechwalzen 1, 2 auf gleicher Höhe nebeneinander
angeordnet. Die gepunktet dargestellte gerade Verbindungslinie V verbindet
die Rotationsachsen R der beiden Brechwalzen 1 und 2 und
die Rotationsachsen R der Brechwalze 2 mit der tiefer angeordneten
Brechwalze 1'.
Der erfindungsgemäß im Anspruch
1 definierte Knick in der Verbindungslinie V ist also bei der Rotationsachse
R der Brechwalze 2 vorhanden. Nach außen hin ist die Verbindungslinie
V jeweils waagerecht bis zu den Wänden 12, 13 verlängert. Zwischen
den beiden Brechwalzen 1, 2 befindet sich jeweils
der Arbeitsspalt A (vgl. 3), der die in Richtung der
Verbindungslinie V definierte Spaltweite a besitzt. Zwischen den
randseitigen Brechwalzen 1', 2' und den äußeren Brechzähnen 14 befindet
sich jeweils der Arbeitsspalt A' (vgl. 3),
mit der Spaltweite a'.
Die Summe der Spaltweiten a und a' auf der Gesamtbreite B des Brecherraumes
ist das entscheidende Maß für den Durchsatz
des Mehrwalzenbrechers. Hier geht es darum, die Summe dieser Spaltweiten
a, a' auf der Gesamtbreite
B möglichst
groß zu
erreichen. Das zweite entscheidende Maß sind die sich ebenfalls in
Richtung der Verbindungslinie V erstreckenden Spaltweiten l und
l' im Bereich der
Leerspalte L, L' (vgl. 2 und 3).
Der Leerspalt L ist dabei als der Spalt zwischen jeweils zwei "inneren" Brechwalzen 1, 2 oder 1, 2' oder 2, 1' definiert,
während
der Leerspalt L' der
Spalt zwischen den randseitigen Brechwalzen 1, 2 und
der Wand 12, 13, an der keine äußeren Brechzähne 14 angeordnet
sind. Grundsätzlich
bewegen sich die Brech- oder Schneidzähne 4 im Bereich eines
Arbeitsspaltes A, A' nach
unten, sodass das oberhalb der Brechwalzen aufgegebene Material
von oben nach unten durch den Arbeitsspalt A, A' bewegt wird. Im Bereich eines Leerspaltes
L, L' bewegen sich
die Brech- oder Schneidzähne
nach oben, sodass von oben ankommendes größeres Material normalerweise
aufgehalten bzw. zum nächsten Arbeitsspalt
A, A' transportiert
wird. Die Spaltweite l, l' im
Bereich eines Leerspaltes L, L' kann
so gering gewählt
werden, dass die Brech- oder Schneidzähne 4 mit möglichst
geringem Abstand aneinander vorbeibewegt werden können. Die
Spaltweiten l, l' sind auf
jeden Fall kleiner oder gleich den Spaltweiten a, a'. Abhängig von
dem anfallenden Material kann die Spaltweite l, l' ein gewisses Mindestmaß besitzen, sodass
das anfallende Feinkorn ungehindert auch durch den Leerspalt L,
L' herabrieseln
kann.
-
Erfindungsgemäß geht es
darum, die Brechwalzen in vertikaler Richtung zueinander versetzt
anzuordnen und in horizontaler Richtung zur Erzielung einer möglichst
geringen Gesamtbreite B zusammenzuschieben, wobei jeweils die erforderlichen Spaltweiten
a, a', l, l' eingehalten werden
und die Umlenkung des Materialstromes im Brecherraum minimiert wird.
Wie aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich ist, verringert sich
bei jeder geneigten Anordnung der Verbindungslinie V zur Horizontalen
die jeweilige in horizontaler Richtung benötigte Breite im Brecherraum
erheblich. Entsprechend der Zuführrichtung
des Materials oberhalb der Brechwalzen zu dem jeweiligen Arbeitsspalt
A, A' hat es sich
gezeigt, dass der Winkel α bis
zu 30° zur
Horizontalen betragen kann, während
der Winkel β bis
zu 90° bzw.
75°, vorzugsweise
zwischen 30 und 60° betragen
kann.
-
Neben
den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen gibt es grundsätzlich auch
weitere Möglichkeiten
zur versetzten Anordnung der Brechwalzen 1, 1', 2, 2'. Entspechend 1 könnte die Brechwalze 1' auch oberhalb
der beiden übrigen Brechwalzen 1 und 2 angeordnet
sein. Darüber
hinaus oder stattdessen könnte
auch eine Brechwalze 2' an
der Wand 12 oberhalb oder unterhalb der beiden Brechwalzen 1, 2 mit äußeren Brechzähnen 14 zusammenarbeiten.
Auch entsprechend der Anorndung von 2 könnte die
mittlere Brechwalze 2 z.B. in einer unteren Position zwischen
den beiden Brechwalzen 1, 1' liegen.
-
In
den 3 und 4 sind Ausführungen mit jeweils vier Brechwalzen 1, 2, 1', 2' dargestellt, weil
dort insgesamt ein Arbeitsspalt A und zwei Arbeitsspalte A' vorhanden sind.
In 4 tragen die Seitenwände 12, 13 äußere Brechzähne 14,
die in 3 nicht vorhanden sind.
-
In
Weiterführung
der erfindungsgemäßen Idee
besitzt der Mehrwalzenbrecher nach 6 fünf Brechwalzen 1, 2, 2' mit zwei Arbeitsspalten
A und einem randseitigen Arbeitsspalt A'. Bei dieser Zick-Zack-Anordnung kann
sich das Material oberhalb der fünf
Brechwalzen relativ einfach gleichmäßig verteilen. Die Kaskaden
bzw. Stufenanordnung der sechs Walzen nach 7 bietet
insbesondere die Möglichkeit
der gleichmäßigen Verteilung
auf die drei Arbeitsspalte A bei etwas seitlicher Aufgabe, wobei
auf eine Bearbeitung an den Wänden 12, 13 verzichtet
wird.
-
Bei
den 8 bis 13 sind jeweils acht Brechwalzen
in einem Brecherraum dargestellt, wobei drei mittlere Arbeitsspalte
A und jeweils zusätzlich ein
Arbeitsspalt A' an
den Wänden 12, 13 vorhanden sind.
Die Aufgaberichtung des Materials von oben und der weitere Transport
nach dem Brechvorgang ist in diesen Figuren jeweils durch gestrichelte
Pfeile angedeutet.
-
Nach
den 9 bis 13 sind jeweils zwei benachbarte
Brechwalzen, die zwischen sich einen Leerspalt L besitzen, über eine
Wippe 11 zu einer Baueinheit zusammengefasst. Die Wippe 11 beinhaltet
rechts und links außerhalb
des Gehäuses
angeordnete und gelagerte Walzenträger 11', 11''.
Die Rotationsachsen R der zugehörigen
Brechwalzen sind durch nicht dargestellte Schlitze des Gehäuses geführt. In
der Grundposition liegt die Wippe 11 an einem vorzugsweise
verstellbaren Anschlag 17 an und wird gegen diesen Anschlag
von der vorgespannten Feder 16 gedrückt. Diese federnde Lagerung
der Baueinheit hat den Vorteil, dass bei Anfall von zu harten oder
nicht brechbaren Materialien die Wippe um die Drehachse 15 gegen
die Feder 16 bewegt wird, sodass sich die beiden zugehörigen Arbeitsspalte
A, A' gleichzeitig
um im Wesentlichen dasselbe Maß automatisch öffnen können. Sobald
das Hindernis beseitig ist, wird mit Hilfe der Feder 16 die
Wippe 11 in die Ausgangsposition zurückgeschwenkt.
-
- 1,
1'
- Brechwalze
(rechts drehend)
- 2,
2'
- Brechwalze
(links drehend)
- 3
- Ambossleiste
- 4
- Brech-
oder Schneidzähne
an 1, 2, 1', 2' (vgl. 8 bis 13)
- 5
- Schneidelement
an der Spitze von 3 (vgl. 7)
- 6
- Schneidelement
im oberen Bereich seitlich an 3 (vgl. 7)
- 7
- Schneidleiste
an 3 (vgl. 7 und 5)
- 8
- Feder
für 3 (vgl. 7)
- 9
- Zahnlücken in 10 (vgl. 5)
- 10
- Leiste
(vgl. 5)
- 11
- Wippe
(vgl. 9 bis 13)
- 11', 11''
- Walzenträger
- 12
- Wand
- 13
- Wand
- 14
- Äußere Brechzähne an 12, 13
- 15
- Drehachse
von 11
- 16
- Feder
an 11
- 17
- Anschlag
(verstellbar)
- A,
A'
- Arbeitsspalt
- B
- Gesamtbreite
des Brecherraumes
- L,
L'
- Leerspalt
- R
- Rotationsachse
von 1, 1', 2, 2'
- V
- Verbindungslinie
zwischen Rotationsachsen R
- a,
a'
- Spaltweite
von A, A' in Richtung
von V
- l,
l'
- Spaltweite
von L, L' in Richtung
von V
- α
- Winkel
von V zur Horizontalen im Bereich von A
- β
- Winkel
von V zur Horizontalen im Bereich von L