DE19634639A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verformung von Gesteinen und Gesteinsgemischen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Verformung von Gesteinen und GesteinsgemischenInfo
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Description
Gemäß des Oberbegriffs der Hauptansprüche befaßt sich die
vorliegende Erfindung mit einer Vorrichtung und einem Verfah
ren zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen und Gesteins
gemischen mit einem Walzenmechanismus, der unterhalb eines
Beschickungsbehältnisses angeordnet ist, insbesondere mit ei
nem neuartigen Verfahren, Gesteine und andere recyclebaren
harten Stoffe, wie beispielsweise Glas, Porzellan oder Beton
an der Oberfläche zu bearbeiten und zu zerkleinern.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zum
Zerkleinern von grobstückigen Gesteinen und Gesteinsgemischen
wohl bekannt. Die bekannten vergleichbaren Vorrichtungen ar
beiten in der Regel meist mit einem Zerkleinerungsmechanis
mus, der aus einer Walze besteht, die an der Oberfläche mit
Zähnen oder Meißeln besetzt ist. Das zu bearbeitende Bruchgut
gelangt dann über einen Behälter zwischen die Walzenoberflä
che und ein Rost, wobei das grobstückige Bruchgut auf eine
bestimmte mittlere Größe zerkleinert wird.
Nachteilig an derartigen Vorrichtungen und Verfahren wird im
allgemeinen empfunden, daß die nach dem oben beschriebenen
Prinzip betriebenen Vorrichtungen zu langsam sind, so daß der
Durchsatz des Bruchguts zu klein wird. Ferner ist es mit den
bekannten Vorrichtungen derzeit nicht möglich, daß das Bruch
gut an der Oberfläche eine besondere Behandlung erfährt, die
zum Ziel hat, daß das Bruchgut eine spezielle Form annimmt.
In manchen Fällen ist es nämlich wünschenswert, verhältnismä
ßig gleichmäßige und runde Bruchstücke zu erhalten, die für
den nachfolgenden Recyclevorgang von Bedeutung sein können.
Dies Verlangen kann mit den bekannten Mitteln im Stand der
Technik derzeit nicht erzielt werden.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor
richtung und ein Verfahren bereitzustellen, die harte regel
bare Gesteine und Gesteinsgemische zerkleinern und in ihrer
Form verändern, wobei Zuverlässigkeit und hoher Durchsatz an
Material gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der un
abhängigen Hauptansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß ist die gemäß des Oberbegriffs bezeichnete
Vorrichtung gekennzeichnet durch zwei sich gegensinnig
schnell drehende Walzen, deren Mantel fläche einerseits belie
big geformte Ausnehmungen und andererseits stegartige Erhö
hungen aufweisen, die sich über die gesamte Länge der Walzen
erstrecken, wobei der Abstand zwischen den Walzen justierbar
ist und das Beschickungsbehältnis so ausgebildet ist, daß das
Bruchgut gleichmäßig über dem Spalt der Walzen verteilt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verformen und Zerkleinern
von Gesteinen und Gesteinsgemischen ist dadurch gekennzeich
net, daß das Bruchgut mittels einer geeigneten Zuführung
gleichmäßig in den Zwischenraum zwischen zwei sich gegensin
nig schnell drehende Walzen gebracht wird, wobei der Zwi
schenraum zwischen den Walzen so einzustellen ist, daß keine
Häufungen auftreten und die Oberfläche des einzelnen Bruch
guts durch Ausnehmungen in den Walzen und langgestreckte Ste
ge auf der Oberfläche der Walzen bearbeitet werden.
Als vorteilhafte Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird
es empfunden, wenn die Walzen als hohle Trommeln ausgebildet
sind, in deren Mantel Bohrungen beliebiger Form und Größe
eingebracht sind und über die gesamte Mantelfläche stegartige
Erhöhungen geführt werden, deren Querschnittsprofil verschie
dene Formen annehmen kann. Ein vorteilhaftes Querschnittspro
fil ist beispielsweise dreieckig, wobei eine Grundlinie des
Dreiecks auf der Oberfläche des Mantels liegt. Auch ist es
für die Führung des Bruchguts vorteilhaft, wenn die stegarti
gen Erhöhungen durchgehend ausgebildet sind und im Verlauf
über die Walzen mindestens eine Richtungsänderung, d. h. eine
Krümmung, erfahren. Im einfachsten Falle weisen die langge
streckten Erhöhungen einen Knick etwa in der Mitte der Walze
auf, so daß von den beiden langgestreckten Erhöhungen quasi
ein Dreieck gebildet wird. Die Erhöhungen auf der gegenüber
liegenden Walze haben zwar die gleiche Form, sind jedoch kom
plementär zu der ersten Walze auf der Manteloberfläche der
zweiten Walze. Je nach Walzenart ist es vorteilhaft, eine
Mehrzahl von durchgehenden langgestreckten Erhöhungen auf die
Walzen aufzubringen.
Ein weiteres wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal der vorlie
genden Erfindung stellen die über die gesamten Walzen ver
teilten Ausnehmungen dar, deren Form im Prinzip beliebig sein
kann, wobei jedoch die runde Ausnehmung als vorteilhaft ange
sehen wird. Je nach Typus des Bruchguts kann auch eine ovale
Ausnehmung gewählt werden. Der mittlere Durchmesser der er
findungsgemäßen Ausnehmungen richtet sich nach der Größe des
zu bearbeitenden Bruchguts. Für die Wirksamkeit und Lebens
dauer der Walzen ist es von Bedeutung, daß die Kanten der
Ausnehmungen scharfkantig sind und die Oberfläche gehärtet
ist. Vorteilhaft ist es auch, den mittleren Durchmesser der
Ausnehmungen der mittleren Größe des Bruchguts anzupassen,
d. h. daß für große Bruchstücke große Ausnehmungen und für
kleinere Ausnehmungen kleinere Durchmesser gewählt werden.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn mindestens eine der Wellen
der Walzen mit einer starken Feder druckbeaufschlagt wird.
Die Federbelastung bewirkt, daß bei zu großen harten Bruch
teilen die Walze nach hinten ausweichen kann und somit nicht
beschädigt wird. Die Enden der Walzen sind in einem Lager am
Gestell der Vorrichtung befestigt, wobei vorteilhaft der Ab
stand zwischen den beiden Walzen mittels einer Führungsschie
ne für das eine Lager auf beiden Seiten einjustiert wird. Die
Größe des Spalts richtet sich nach der Größe der Bruchstücke.
In vorteilhafter Weise wird jede einzelne Walze von einem An
trieb mit einem Getriebe in Rotation versetzt. D.h. also, daß
für zwei Walzen zwei Motoren und zwei Getriebe vorzusehen
sind.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
Im nun folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im
Detail näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Walzen (2, 3) mit dem darüberliegenden Beschickungs
behältnis (11);
Fig. 3a bis c eine schematische Darstellung der Ausnehmungen
(6) mit deren Kanten (15, 15′, 15′′);
Fig. 4a bis c eine schematische Darstellung des Querschnitts
(14, 14′, 14′′) der langgestreckten Erhöhungen (7).
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in perspekti
vischer Darstellung gezeigt. Die einzelnen Komponenten der
Vorrichtung befinden sich in einem Rahmen 1, der aus zwei
U-förmigen Stahlträgern besteht, die wiederum durch zwei weite
re U-förmige Stahlträger 4, 4′ miteinander verbunden sind.
Zwischen den Trägern 4 und 4′ sind die erfindungsgemäßen Wal
zen 2, 3 drehbar an den Wellen 10 gelagert. Die Walzen 2, 3
werden jeweils durch einen getrennten Antrieb in Rotation
versetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in dieser
Darstellung jedoch nur ein Antrieb gezeigt, der aus einem
Elektromotor 8 und einem Getriebe 9 besteht. Das Getriebe 9
steht über einen Riemen 9′ oder eine Kette mit dem Elektromo
tor 8 in Verbindung. Das Getriebe 9 ist an die Welle 10 der
Walzen 2, 3 mechanisch angelenkt. Der Elektromotor 8 sitzt
oberhalb des Rahmens 1 auf einer nicht näher zu erläuternden
Befestigung. Auf den Walzen 2, 3 sind die erfindungsgemäßen
Ausnehmungen 6 und die stegartigen Erhöhungen 7 deutlich zu
erkennen. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der langge
streckten Stege 7 auf der Oberfläche der Walzen 2, 3 weisen
die Stege 7 etwa in der Mitte der Walze einen Knick 13 auf,
so daß ein Dreieck gebildet wird. Die Anzahl der Stege 7
richtet sich im wesentlichen nach dem Umfang der Walze 2, 3.
Der Abstand zwischen den einzelnen langgestreckten Erhöhungen
7 ist jedoch so zu wählen, daß die Mitnahme und Bearbeitung
des Bruchguts 12 gewährleistet ist. Die Form der langge
streckten Stege 7 über die Länge der Walzen auf der gegen
überliegenden Walze ist komplementär zur ersten und greift
praktisch in den Zwischenraum der beabstandeten langgestreck
ten geformten Erhöhungen 7 ein. Die Walzen 2, 3 werden gegen
sinnig in Rotation versetzt, so daß die beiden Walzen 2, 3
aus der Draufsicht in der Mitte nach unten bewegt werden. Da
durch wird das Bruchgut 12 durch den Spalt der beiden Walzen
2, 3 nach unten gedrückt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die beiden Walzen 2, 3 als Trommeln ausgebildet. Dabei
weisen die beiden Trommeln einen Außendurchmesser von 460 mm
bei einer Länge von 610 mm auf. Die Dicke des Mantels beträgt
30 mm. Die Trommeln sind auf einer 75 mm Durchmesser starken
Welle 10 montiert. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommeln
ist variabel und richtet sich nach dem zu bearbeitenden
Bruchgut 12. Eine typische Umdrehungszahl kann mit 300/min.
angegeben werden. Dabei wird eine Produktionsleistung von ca.
200 Tonnen pro Stunde erzielt. Der Abstand zwischen den bei
den Trommeln ist, wie bereits oben erwähnt, justierbar und
kann zwischen 10 und 100 mm eingestellt werden.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung mit den zwei gegensinnig rotierenden
Walzen 2 und 3 mit dem darüber angeordneten Beschickungsbe
hältnis 11, das mit seiner unteren Öffnung 11′ mittig über
dem Walzenspalt 19 angeordnet ist. Die untere Öffnung 11′ des
Behältnisses 11 erstreckt sich praktisch über die gesamte
Länge der Walzen 2, 3, wobei die Öffnung 11′ dicht über den
Walzen derart angeordnet ist, daß die direkt über dem Spalt
19 stehenden Seitenwände der Form der Walzen 2, 3 angepaßt
ist. Die Form des Auslaufs des Behältnisses 11 ist so ge
wählt, daß das Bruchgut gleichmäßig und ohne Stauungen auf
die rotierenden Walzen 2, 3 auftrifft, so daß keine Häufungen
im Walzenspalt 19 gebildet werden. Die Flächen der Wände 20 des Aus
laufs des Behältnisses 11 stehen senkrecht aufeinander, so
daß eine quaderförmige Tülle 11′, die sich über die Walzen 2,
3 erstreckt, gebildet wird. Der Abstand des Endes der Tülle
11′ zu den Walzen 2, 3 beträgt etwa 3 bis 5 cm.
Eine der Wellen 10 der Walzen ist an beiden Seiten an eine
starke Druckfeder 21 angelenkt, wobei die Welle 10 in einem
Lager 17 gehalten wird. Das Lager 17 ist wiederum in einer
Führungsschiene 18 gehaltert, um so eine senkrecht zur Welle
10 hervorgerufene Bewegung sicher zu gewährleisten. Diese Be
wegung tritt dann ein, wenn das Bruchgut 12 zu groß oder zu
hart ist. Dadurch treten bei Eintritt von Eisenteilen, wie es
häufig der Fall ist, keine Komplikationen auf, da beim Durch
tritt des Eisens dieser nicht im Spalt 19 hängenbleiben kann.
Die andere Welle der Walze 3 ist ebenfalls in einem Lager 17′
gehaltert, wobei das Lager 17′ fest mit dem Rahmen 1 verbun
den ist.
Infolge der relativ hohen Drehgeschwindigkeit der Walzen 2, 3
erfahren die Bruchstücke an ihren Kanten durch die Ausnehmun
gen 6 und die langgestreckten Stege 7 an der rauhen Oberflä
che kräftige Schläge, wodurch Teile des Bruchguts 12 abge
trennt werden. Eine weitere Krafteinwirkung auf das Bruchgut
12 wird durch den langgestreckten Spalt 19 ausgeübt, wodurch
ebenfalls eine Bearbeitung des Bruchguts stattfindet.
In den Fig. 3a bis 3c sind ausschnittsweise mögliche Formen
der Ausnehmungen 6 in den Walzen 2, 3 schematisch darge
stellt. Fig. 3a zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Aus
nehmung 6, die hinterschliffen ist. Direkt an der Oberfläche
der Trommel weist die Ausnehmung 6 eine scharfe Kante 15 auf,
die oberflächengehärtet ist. Im einfachsten Falle ist die
Ausnehmung 6 zylindrisch, deren Kanten ebenfalls gehärtet
sind. In Fig. 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Ausnehmung 6 dargestellt. Hier liegen die Kanten 15′ etwa in
der Mitte und an der Oberfläche der Trommel der Ausnehmung 6.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ausnehmung 6 ist in Fig.
3c gezeigt. Hier ist der Querschnitt der Ausnehmung 6 trich
terförmig. Die Form der Ausnehmung 6 aus der Draufsicht ist
unterschiedlich zu wählen und richtet sich nach der Art des
Bruchguts 12. Im einfachsten Falle ist die Ausnehmung 6 eine
zylindrische runde Bohrung. Weitere gebräuchliche Formen sind
oval oder viereckig.
Fig. 4a bis 4c zeigt drei Ausführungsbeispiele des Quer
schnitts der langgestreckten Erhöhungen 7 über die Länge der
Walzen 2, 3. Ein vorteilhaftes Querschnittsprofil 14 ist
dreieckig, bei dem eine Grundfläche des Dreiecks auf der Man
teloberfläche der Walzen befestigt ist. Ferner können recht
eckige 14′ oder trapezförmige 14′′ Querschnittsprofile ge
wählt werden.
Claims (22)
1. Vorrichtung zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen
und Gesteinsgemischen, mit einem Walzenmechanismus, der
unterhalb eines Beschickungsbehältnisses (11) angeordnet
ist, das das Brechgut (12) dem Walzenmechanismus zuführt,
gekennzeichnet durch
- - zwei sich gegensinnig schnell drehende Walzen (2, 3), deren Mantelflächen (5) einerseits beliebige Ausnehmungen (6) und andererseits stegartige Erhöhungen (7) aufweisen, die sich über die gesamte Länge der Walzen (2, 3) er strecken, wobei
- - der Abstand zwischen den Walzen (2, 3) justierbar ist; und
- - das Beschickungsbehältnis (11) das Brechgut (12) gleich mäßig über dem Spalt des Walzenmechanismus (2, 3) ver teilt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Walzen (2, 3) als Trommeln
ausgebildet sind, die im Inneren hohl sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die stegartigen Erhöhungen (7)
durchgehend ausgebildet sind und im Verlauf über die Wal
zen (2, 3) mindestens eine Richtungsänderung (Krümmung)
erfahren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die stegartigen Erhöhun
gen (7) etwa in der Mitte der Länge einen Knick (13) auf
weisen.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß jede
einzelne Walze (2, 3) eine Mehrzahl von durchgehenden
stegartigen Erhöhungen (7) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Krümmungen auf den sich ge
genüberstehenden Walzen (2, 3) komplementär ausgebildet
sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Querschnittsprofil (14, 14′, 14′′) der stegartigen Erhö
hungen (7) so ausgebildet ist, daß es die Mitnahme des
Brechgutes (12) gewährleistet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Querschnittsprofil (14) drei
eckig ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Querschnittsprofil der ste
gartigen Erhöhungen (7) rechteckig (14′) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Querschnittsprofil (14′′) der
stegartigen Erhöhungen (7) trapezförmig ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausnehmungen (6) in der
Draufsicht eine beliebige Form annehmen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) rund
sind und über die gesamte Mantelfläche jeder einzelnen
Walze (2, 3) verteilt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) oval
sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) an
ihrem Umfang feste oberflächenbehandelte scharfe Kanten
(15, 15′, 15′′) aufweisen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die festen Kanten (15) direkt an
der Manteloberfläche (5) beginnen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mittleren Durchmesser der
Ausnehmungen (6) variabel sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mittleren Durchmesser der
Ausnehmungen (6) sich nach der gewünschten Korngröße des
zu bearbeitenden Brechgutes (12) richtet.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine der Walzen (2) senkrecht zur
Welle (10) federbelastet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß an jedem Ende der Welle
(10) eine starke Druckfeder (16) angelenkt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 19, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Stärke der Druckfeder
(16) so bemessen ist, daß die Walze (2) bei zu großen und
zu harten Bruchteilen (12) nach hinten ausweicht.
21. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden der Wellen (10, 10′) der Walzen (2, 3) drehbar ge
lagert sind und das Lager (17) in einer Schiene (18) ge
führt ist.
22. Verfahren zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen und
Gesteinsgemischen, bei dem das Brechgut (12) durch ein
Behältnis (11) auf einen Walzenmechanismus (2, 3) ge
bracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - das Brechgut (12) mittels einer geeigneten Zuführung (11′) gleichmäßig in den Zwischenraum (19) zwischen zwei sich gegensinnig schnell drehende Walzen (2, 3) gebracht wird;
- - der Zwischenraum (19) zwischen den Walzen (2, 3) so ein zustellen ist, daß keine Häufungen auftreten;
- - die Oberfläche des einzelnen Bruchguts (12) durch Aus nehmungen (6) in den Walzen (2, 3) und langgestreckten Stege (7) auf der Oberfläche der Walzen (2, 3) bearbeitet werden.
Priority Applications (3)
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