-
Gosudarstvenny Sojuzny Zavod po Mekhanicheskoi i Khimicheskoi
-
Ochistke Kotloagregatov "Kotloochistka", Moskau / UdSSR VERFAHREN
ZUM BRECHEN VON MATERIALIEN UND VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS iie
vorliegende Erfindung betrifft das Brechen von Materialien durch Zerkleinerung und
bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Brechen von Materialien und eine
Vorrichw tung zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Am zweckmäßigsten werden das Verfahren und die Vorrichtung gemäß
der Erfindung zur Zerkleinerung von zusammengefrorenen oder zusammengeballten Schüttgütern
in Eisenbahnwagen vor deren Entladung, zum Brechen von zusammengefrorenen oder zusammengeballten
Schüttmaterialien in Bunkern verschiedener Zweckbestimmung sowie bei Erdarbeiten
im Bauwesen zum Abbau von Frost und Feisgesteinen verwendet. Die Verwertung der
Erfindung
ist auch für die Zerkleinrung von Erzen und Gütern sowie zum Brechen verschiedener
übergroßer Gesteine bei Bergarbeiten, im Bauwesen und in der Energetik zweckmäßig.
-
Zur Zeit wird das Brechen von zusammengefrorenen oder zusanmengeballten
Gütern in offenen Eisenbahwagen vor deren Entladung durch gleichmäßig Auflockerung
der Güter in der ganzen Höhe des offenen Wagens (D.I.Segal"Be- und Entlandungsausrüstungen
", Verlag "Znamaya", Moskau, 1976, S. 26-27) vorgenommen Jedoch ist dieses Verfahren
wenig effektiv, arbeitsintensiv und nimmt einen großen Aufwand an Zeit bei der Durchführung
der Arbeiten in Anspruch. Die Vorrichtungen zur Realisierung dieses Verfahrens sind
platzraubend, in konstruktiver Hinsicht kompliziert und erforderen einen großen
Leistungsbedarf während des Betriebes.
-
Es ist eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von übergroßen Erzen und
Gesteinen bekannt, welche ein im Gehause untergebrachtes federbelastetes Arbeitsendstück(Schlagstück)
erst hält, das durch ein Hydraulik- oder Pneumatiksystem in Bewegung gebracht wird.
Die Vorrichtung kann auch zur Äuflockerung und zum Brechen von zusammengefrorenen
oder zusammengeballten Schüttgütern in offenen Eisenbahnwagen (Urheberschein Nr.340447,
Kl. B02C 1/12, 1970) benutzt werden.
-
Es ist eine Erdbaumaschine, ein Grubber, bekannt, enthaltend eine
Grubbersäule init Arbeitsendstück und ein Vibrationsschlagwerk, das als doppelwirkender
Kraftzylinder ausgebildet ist und abwechselnd mit vibrationsbewirkenden Stoßimpulsen
sowohl auf die Grubbersäule als auch auf das Arbeitsendstück
(Urheberschein
Nr.371320, Kl.EO2 f 5/30, 1970) einwirkt.
-
Es ist eine Anlage zum Abbau von harten Gesteinen bekannt, die eine
Erdbaumaschine darstellt, an deren Arbeitswerkzeug Zähne vorgesehen sind, die mit
pneumatischen Hammern (Urheberschein Nr. 65948, Kl E 02 f 5/30, 1945) versehen sind.
-
Alle vorstehend beschriebenen Vorrichtungen sind in konstruktiver
Hinsicht kompliziert, wenig effektiv und weisen ein beschränktes Anwendungsgebiet
auf.
-
Als vollkommener ist ein Verfahren zum Brechen von Materialien zu
bezeichnen, bei dem auf das Material impulsartige Stoßwellen wirken, welche durch
eine Explosion hervorgerufen werden. Bei der Explosion pflanzt sich im Material
eine sägezahnförmige Verdichtungsstoßwelle ort. Die Störung wird, indem sie auf
die freie Grenze des Materials einwirkt, von dieser als Expansionsstoßwelle reflektiert.
Bei der Überlagerung der einfallenden Verdichtungsstoßwelle und der reflektierten
Expansionsstoßwelle findet eine Zerstörung des Materials (J. Reinhart und J. Pirson'tSprengbearbeitung
von Metallen", Übersetzung aus dem Englischen, Verlag "Mir", Moskau, 1966, 5. 168-175)
statt.
-
Nachteilig bei diesem Verfahren sind die Kompliziertheit seiner Realisierung
und die erhöhte Gefahr für die Menschen bei der Durchführung von Sprengarbeiten.
-
Am vollkommensten und wirksamsten ist unter den bekannten Vorrichtungen
ein BulMozer zum Abbau von Prost- und Felsgesteinen im Sprengverfahren. Er enthält
ein Arbeitsorgan, das auf der Hauptmaschine angeordnet ist. Im Inneren des Arbeitsorgans
sind Brennkammern mit einem Auspuffrohr vorgesehen,
dessen offenes
Ende durch die Öffnungen geführt ist, die in der Betriebsfläche des Arbeitsorgans
ausgeführt sind. Das Arbeitsorgan ist mit Arbeitsendstücken versehen, die an der
Stange eines Kolbens befestigt sind, der unter Einwirkung von Gasen bewegt wird,
die in der Brennkammer beim Verbrennen des Brenngemisches entwickelt werden Bei
der Bewegung des Kolbens verrichtet das mit diesem verbundene Arbeitsendstück eine
Arbeit, so daß das Gestein zerstört wird. Zugleich lockern die aus den Auspuffrohr
ausgeworfenen Abgase das abzubauende Gestein auf und werfen es von der Betriebsfläche
des Arbeitsorgans weg, wodurch das Eindringen des Arbeitsorgans ins Gestein erleichtert
wird.
-
Als Nachteile dieser Anlage sind komplizierter Aufbau, großer Energieverbrauch
und geringe Wirksamkeit beim Abbau von Felsgesteinen festzustellen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum
Brechen von Materialien zu schaffen und eine baulich einfache Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zu schaffen, welche das effektivste Brechen von verschiedent Materialien,
darunter auch von Felsgesteinen und übergroßen Gesteinen, unter minimalem Verbrauch
an Leistung von einer Fremdenergiequelle innerhalb einer minimalen Zeitspanne ermöglichen.
-
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß beim Vexfah ren zum
Brechen von Materialien durch Einwirkung von Stoßwellen auf diese erfindungsgemäß
ein in unmittelbarer NBle der Oberfläche des Brechguts angeordnetes stromleitendes
Element dadurch verformt wird, daß dieses stromleitende Element der Einwirkung von
Einzelimpulsen
eines elektromagnetischen Feldes ausgesetzt wird.
-
Es ist vorteilhaft, das stromleitende Element in der Weise zu verformen,
daß auf es mindestens eine Gruppe von Einzelimpulsen eines elektromagnetischen Feldes
einwirkt.
-
Es ist zweckmäßig, daß die Einwirkzeit des Impulses des elektromagnetischen
Feldes in einem Bereich von 10-5 bis 10-2s liegt und das Verhältnis der Impulspausenzeit
des elektromagnetisehen Feldes zLr Impulsdauer des elektromagnetischen Feldes von
10 bis 10000 beträgt.
-
Das Wesen der Erfindung liegt auch darin, daß in der Vorrichtung
zum Brechen von Materialien, die ein Mittel zum Brechen des Materials enthält, erfindungsgemäß
das Mittel zum Brechen als mindestens eine Baueinheit ausg-eführt ist, die die Impulse
eines elektromagnetischen Feldes erzeugt,und über ein z.B. als Thyristor ausgeführtes
Ventil mit einer mit einem Elektroenergiespeicher versehenen Stromquelle verbunden
und in unmittelbarrer Nähe des stromleitenden Elementes angeordnet ist, wobei die
Steuerelektrode des Thyristors an einen Umschalters angeschlossen ist.
-
Vorzugsweise sind mindestens zwei nebeneinander angeordnete Baueinheiten,
die die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugen, in Reihe geschaltet und
bilden eine Gruppe, die an die Strorq,uelle über den Thyristor angeschlossen ist,
aessen Steuerelektrode mit dem Umschalter in Verbindung steht.
-
Es ist möglich, daß mindestens eine die Impulse des elektromagnetischen
Feldes erzeugende Baueinheit und das s-Uromleitende
Element au
der Wandung eines Behälters mit Brechgut angeordnet sind.
-
Es ist möglich, daß mindestens eine Gruppe von Baut in heiten, die
die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugen, und das stromleitende Element
an der Wandung des Behälters mit Brechgut angebracht sind, Auch möglich ist, daß
mindestens eine Baueinheit, die die Impulse eines elektroma'gnetischen Feldes erzeugt,
und das stromleitende Element auf der Innenseite der Betriebsfläche des Arbeitsorgans
einer Erdbaumaschine angeordnet sind.
-
Es ist zweckmäßig, daß mindestens eine Gruppe von Baueinheiten, die
Impulse eines elegromagnetischen Feldes erzeugen, und das stromleitende Element
auf der Innenseite der Betriebsfläche des Arbeitsorgans der Erdbaumaschine angeordnet
sind.
-
Es ist auch möglich, daß eine Baueinheit, durch die Impulse eines
elektromagnetischen Feldes erzeugt werden, und das stromleitende Element an der
freien Oberfläche des Brechgutes angeordnet sind.
-
Es ist vorteilhaft, daß mindestens eine Gruppe von Baueinheiten,
die Impulse eines elektromagnetischen Feldes eræeugen, und das stromleitende Element
an der freien Oberfläche des Brechguts angeordnet sind.
-
Es ist möglich, daß mindestens eine Baueinheit, die Impulse eines
elektromagnetischen Feldes erzeugt, und das stromleitende Element an der beweglichen
Backe eines Brechers angeordnet sind.
-
Es ist von Vorteil, daß mindestens eine Gruppe von Baueinheiten,
die die Impulse eines elekromagnetischen Feldes erzeugen, und das stromleitende
Element an der beweglichen Backe des Brechers angeordnet,
Es ist
vorteilhaft, daf mindestens eine Ba'ueinheit, durch.
-
die die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugt werden, und
das stromleitende Element an einem Arbeitsendstück Platz finden, das in bezug auf
die die Impulse des elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheit und das stromleitende
Element verschiebbar angeordnet ist.
-
Es ist ratsam, daß mindestens eine Gruppe von Baueinheit ten, durch
die die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugt werden, und das stromleitende
Element am Arbeitsendstück angebracht sind, das in bezug auf die Gruppe der die
Impulse des elektromagnetischen Feldes erzeugenden Baueinheiten und das stromleitende
Element verschiebbar angeordnet ist.
-
Es ist zweckmäßig, daß eine Befestigungsstütze für die die Impulse
des elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheit aus dielektrischem Werkstoff
ist und die Baueinheit als Induktivitätsspule ausgebildet ist, die in einem Gehause
aus Dielektrikum untergebracht ist, das mit einem Element für die Stromzuleitung
an die Induktivitätsspule versehen ist.
-
Es ist zweckdienlich* daß das Stromzuführungselement als Stift ausgebildet
ist, dessen eines Ende mit der Induktivitätsspule in Verbindung steht und im Dielektrikumgehäuse
angeordnet ist und an dessen anderem Ende sich Muttern befinden.
-
Die vorliegende Erfindung gestattet es, den mittleren Leistungsbedarf
von einer Energiequelle wesentlich zu vermindem, was durch Speicherung der Energie
im Speicher während der Impulspausen erzielt wird.
-
Die Leistung N1 eines Impulses ergibt sich aus der Formel+.
-
N1 = N2 . # . t+T , worin N2 die Leistung der Enert giequelle, #
der Wirkungsgrad der Vorrichtung, t die Im pulszeit, T die Impulspausenzeit sind,
wobei 10 # T/t # 10000 ist.
-
So ist z.B. bei der Impulsdauer von 1.10 5 s, der Impulspause von
1 s und dem Wirkungsgrad von 90% der Leistungsbedarf um das 930-fache geringer als
die Leistung im Impuls.
-
Darüber hinaus bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Effektivität
der Materialzerstörung zu steigern und eine hohe Arbeitsleistung sicherzustellen.
-
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnnngen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine elektrische
Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Brechen von Materialien, die das
unabhängige Einschalten der Baueinheiten sichert, die die Impulse eines elektromagnetischen
Feldes erzeugen; Fig. 2 eine konstruktive Ausführung der Baueinheit, durch welche
die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugt werden, gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine elektrische Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Brechen
von Materialien, die das gleichzeitige Einschalten der zu Gruppen vereinigten Baueinheiten
sichert, die die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugen; Fig. 4 einen
Behälter mit Brechgut und die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugende
Baueinheiten mit stromleitenden Elementen im Teillängsschnitt, gemäß der Erfindung;
Fig.
5 eine Wandung des Behälters und eine, die impulse eines elektromagnetischen Feldes
erzeugende Baueinheit mit einem stromleitenden Element im Langsschnitt, gemäß der
Erfindung ; Fig 6 die Wandung des Behalters und eine die Impulse eines elektromagnetischen
Feldes erzeugende Baueinheit mit einem stromleitenden Element im Längsschnitt, gemäß
der Erfindung; Fig. 7 ein Arbeitsorgan einer Erdbaumaschine und die Impulse eines
elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheiten mit einem stromleitenden Element
im Längsschnitt; Fig. 8 eine Richtung des Pfeils A nach Fig. 7 dargestellte Ansicht
des Ärbeitsorgans der Erdbaumaschine und der die. Impulse des elektromagnetischen
Feldes erzeugenden Bau einheiten; Fig. 9 schematisch das Brechgut mit freier Oberfläche
und eine die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheit mit
einem stromleitenden Elemente im Längsschnitt, gemäß der Erfindung; Fi.10 einen
Brecher mit einer beweglichen und einer festen Backe und eine die Impulse eines
elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheit mit- einem stromleitenden Element
im Längsschnitt, gemäß der Erfindung; Fig. 11 einen anderen Brecher mit zwei beweglichen
Backen und die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheiten
mit stromleitenden Elementen im Längsschnitt, gemäß der Erfindung; Fig. 12 eine
Erdbaumaschine mit Arbeitsendstück und eine die Impulse eines elektromagnetischen
Feldes erzeugende Baueinheit mit stromleitenden Elementen im Längsschnitt, gemäß
der
Erfindung; Fig. 13 ein Handwerkzeug mit Arbeitsendstück und cine die Impulse eines
elektromagnetischen Feldes erzeugende Baueinheit mit stromleitendem Element im Längsschnitt,
gemäß der Erfindung.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Brechen von Materialien enthalt
Baueinheiten 1 (Fig.1), durch welche die Impulse eines elektromagnetischen Feldes
erzeugt werden und welche über z.B.
-
als Thyristoren 2 ausgeführte Ventile mit einer Stromquelle 3 in Verbindung
stehen, die mit einem Speiche 4 für elektrische Energie versehen ist. Die Stromquelle
3 weist einen Gleichrichter 5 auf, der zwischen den Speicher 4 und einen Aufwärtstransformator
6 geschaltet ist, wobei die Primärwicklung des letzteren an die Speisespannungsklemiaen
angeschlossen ist.
-
Die Steuerelektroden der T.tristoren 2 sind mit einem Umschalter
8 verbunden. Dieser besteht aus einem Impulsgenerator 9, einem Ringschieberegister
10 und einem Impulsverstärker 11, welche in Reihe geschaltet sind.
-
Die Baueinheit 1 befindet sich in unmittelbarer Nähe eines stromleitenden
Elementes 12, das vorzugsweise aus Werkstoffen hoher elektrischer Leitfähigkeit,
zB. aus Aluminium oder Kupfer gefertigt ist.
-
Die Baueinheit 1 ist als Induktions- oder Induktivitätsspule 13 (Fig.2)
ausgeführt, die in einem Gehäuse 14 aus Dielektrikum angeordnet ist, das mit einem
Element für die Stromzuleitung axi die Spule 13 versehen ist.
-
Das Gehäuse 14 ist aus einem Tragkörper 16, auf den die Spule 13
aufgewickelt ist, und einer Kapsel 17 ausgeführt. Das
Stromzuleitungselement
15 ist als Stift 18 ausgebildet, dessen eines Ende in den Tragkörper 16 eingepreßt
und mit der Spule 13 verbunden ist, während sich an dem anderen Ende des Stiftes
18 Muttern 19 befinden. Zwischen den Muttern 19 ist eine Klemme 20 installiert,
über die die Stromzuleitung zu der Induktivitätsspule 13 erfolgt. Der Stift 18 und
die Muttern 19 dienen als Befestigungsmittel der Baueinheit 1.
-
In Fi. -3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gezeigt, bei der drei nebeneinander liegende Baueinheiten 1 in Reihe geschaltet
sind und eine Gruppe bilden, die an die Stromquelle 3 über den Th"'ristor 2 angeschlossen
ist.
-
Im folgenden wird auf mögliche Anwendungsvarianten der Vorrichtung
zum. Brechen von Materialien eingegangen.
-
In Fig. 4 ist eine AusFührungsform der Vorrichtung zum Brechen von
Materialien dargestellt, die sich in einem geschlossenen Raum befindet.
-
Die Baueinheit 1 zur Erzeugung von Impulsen eines elektromagnetischen
Feldes und das -stromleitende Element 12 sind an der Wandung 21 eines Behälters
mit Brechgut 22 angebracht.
-
Als Behälter kann ein offener Eisenbahnwagen oder ein Bunker mit
zusnmengefrorenen oder zusammengeballten Schüttgütern dienen.
-
Die Baueinheit 1 ist an der Wandung 21 mittels einer Stütze 23 befestigt,
die aus dielektrischem Werkstoff hergestellt ist.
-
Das stromleitende Element 12 kann an der Wandung 21(Fig.5),
an
der Stütze 23(Fig. 6) festgemacht sowie zwischen der Wandung 21 (Fig. 4) und der
Baueinheit 1 ohne Befestigung angeordnet sein. Im letzten Fall kann das stromleitende
Element 12 an der Wandung dadurch festgehalten werden, daß die Baueinheit 1 an die
Wandung 21 durch die Stütze 23 angepreßt ist Falls die Wandung 21 des Behälters
aus elektrisch leitendem Werkstoff hergestellt ist, kann das stromleitende Element
12 antfallenq In Fig. 7 sind zwei Baueinheiten 1 und stromleitende Elemente 12 gezeigt,
die auf der Innenseite der Betriebsfläche 24 des Arbeitsorgans einer Erdbaumaschine
angeordnet sind. Die Befestigung der Baueinheiten 1 an der Betriebsfläche 24 ist
ähnlich dem obenbeschriebenen, In Fig. 8 ist eine in Richtung des Pfeiles A dargestellte
Ansicht des Arbeitsorgans der Erdbaumaschine gezeigt.
-
Die Baueinheiten 1 sind zu Gruppen vereinigt, die zu einander parallel
angeordnet sind und in der Richtung verlaufen, die zu der Bewegungsrichtung des
Arbeitsorgans 25 senkrecht ist.
-
Die Bewegungsrichtung des Arbeitsorgans 25 ist in der Zeichnung durch
Pfeil B angedeutet.
-
Die Baueinheiten 1 der einen Gruppe sind zu den Baue inheiten der
anderen Gruppe versetzt angeordnet.
-
*'ig. 9 veranschaulicht eine weitere Anwendungsvariante der Vorrichtung
zuni Brechen eines Bodens. Die Baueinheit 1 und das stromleitende Element 12 sind
auf der freien Oberfläche des Brechgutes 22 angeordnet. Die Baueinheit 1 und das
stromleitende Element 12 wird auf der freien Oberfläche 26 mit Hilfe eines Befestigungsglieds27
festgehalten.
-
Um das Material von Hand zu brechen, ist es zweckmäßig, nur eine
Baueinheit 1 zu verwenden, was die Möglichkeit bietet, ein ilaiidwerkzeug zum Brechen
des Materials zu schaffen, welche eine kleine Masse besitzt.
-
Fig. 10 zeigt eine andere Variante der Verwendung eines Backenbrechers
zum Brechen von Gut. Die Baueinheit 1 und das stromleitende Element 12 sind an einem
starren Tragkörper 28 befestigt und liegen an der beweglichen Backe 29 des Brechers,
wobei diese Backe in bezug auf die Baueinheit 1 und die feste Backe 29 des Brechers
verschiebbar angeordnet ist.
-
Um Zusammenstößen zwischen der Backe 29 und dem stromleitenden Element
12 vorzubeugen, ist ein Bewegungsbegrenzer 30 der Backe 29 vorgesehen.
-
Falls im Brecher eine Anordnung mi.t zwei beweglichen Bakken verwendet
wird, sind die Baueinheit 1 und das stromleitende Element 12 an den beiden Backen
29 (Fig. 11) dieses Brechers anzuordnen.
-
Wird das Befestigungsglied 27 auf einer Transportmaschine festgelegt,
dann ist es zweckmäßig, eine Gruppe von Baue inheiten 1 zu benutzen.
-
In Fig. 12 ist eine Variante der Verwendung der Vorrichtung auf einer
Erdbaumaschine mit Arbeitsendstück abgebildet.
-
Die Baueinheit 1 und das stromleitende Element 12 sind am Arbeitsendstück
3i angeordnet, das in bezug auf die Baueinheit 1 und das stromleitende Element 12
verschiebbar angebracht ist.
-
Die Baueinheit 1 wird mit Hilfe der Stütze 23 an der Innenseite der
Betriebsfläche 24 des Arbeitsorgans der Erdbauma
maschine befestigt,
während das stromdellende Element 12 zwischen der Baueinheit 1 und einem Kolben
32 einer Stange 33 angeordnet wird, die mit dem Arbeitsendstück 31 in Verbindung
steht. Zwischen der Wandung des Arbeitsorgans 25 und den Kolben 32 befindet sich
eine Feder 34. Zur Verhinderung von Zusammenstößen des Kolbens 32 und der Baueinheit
1 ist zwischen dor Stütze 23 und der Stange 33 ein Stoßdämper 35 vorgesehent der
aus elastischem Werkstoff, z.B. Gubbie besteht.
-
Falls am Arbeitsorgan 25 der Erdbaulrlaschine mehrere Ärbeitsendstücke
31 angeordnet sind, werden jedem Arbeitsendstück Elemente zugeordnet, die vorstehend
beschrieben wurden.
-
Zum synchronisierten Betrieb der Arbeitsendstücke ist es zweck mässig,
die Baueinheiten 1 zu entsprechenden Gruppen zu vereinigen.
-
In Fig. 13 eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Brechen von Gut
dargestellt, die ein Arbeitsendstück aufweist. Ei ne solche Vorrichtung kann als
Handwerkeug benutzt werden.
-
Die Baueinheit ist mit Hilfe der Stütze 23 im Gehause 36 befestigt
und befindet sich in unmittelbarer Nähe vom Arbeitsendstück 31, der an der Stütze
23 mittels einer federnden Aufhängung, z.B. einer Feder 34 befestigt ist, durch
die das Arbeitsendstück 31 in bezug auf der Baueinheit 1 verschoben wer den kann.
-
Das stromleitende Element 12 ist zwischen der Baueinheit 1 und dem
Arbeitsendstück angeordnete Wird das Arbeitsendstück 31 aus elektrisch leitendem
Werkstoff hergestellt, so kann das stromleitende Element 12 entfallen. Bei Verwendung
der erfindungsgemässen Vorrichtung in Brdbaumaschinen ist es Zweckmässig, die Stromquelle
3 (Fig.3) auf denselben Maschinen aufzustellen.
-
Bei Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung als Handwerkzeug
ist es zweckdienlich, die Stromquelle 3 ortsfest oder auf einem Hilfstransportmittel
aufzustellen.
-
Die Vorrichtung zum Brechen von Materialien arbeitet wie folgt.
-
Beim Anlegen der Speisespannung an die Klemmen 7 (Fig.1 ) der Stromquelle
wird der Energiespeicher 4 über den Aufwärtstransformator 6 und den Gleichrichter
5 aufgeladen. Sobald ein Signal vom Umschalter 8 der Steuerelektrode einer der Thyristoren
2 zugeführt wird, öffnet der letztere, so daß sich der Speicher 4 über die Baueinheit
1 entlädt, die mit dem betreffenden Thyristor 2 verbunden ist. Der Entladestromimpuls
erzeugt, indem er die Baueinheit 1 durchfließt, die als Induktivitätsspule 13 (Fig.2)
ausgebildet ist, einen Impuls eines elek;tromagnetischen Feldes der im stromleitenden
Element 12 (Fig. 1.) einen sekundären Impulsstrom induziert. Beim Zusammenwirken
des Entladestromimpulses, der die Baueinheit 1 durchfließt, mit dem induzierten
Impuisstrom im stromleitenden Element 12 erfolgt eine Verformung desselben und ein
sprungartiges Abstoßen des stromleitenden Elementes 12 von der Baueinheit 1. Dadurch
werden in die Tiefe des Brechguts einzelne Stoßwellen ausgestrahlt, durch die im
Gut Bruchspannungen hervorgerufen werden. Zur Vergrößerung der Zone der Stoßwirkung
werden mehrere Baueinheiten eingesetzt . Im angeführten Beispiel sind 6 Baueinheiten
verwendet, die die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugen, wobei diese
Baueinheiten an die Stromquelle 3 in einer Reihenfolge geschaltet werden, die durch
den Umschalter 8 gegeben wird.
-
Zum gLeichzeitigen Einschalten mehrerer Baueinheiten 1 (Fig. 3) werden
diese zu Gruppen zusammengefaßt, die von einem
Thyristor 2 gesteuert
werden, so daß die Zone erweitert wird, wo Bruchspannungen gleichzeitig auftreten.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei
welcher zwei Gruppen von je drei Baueinheiten 1 eigesetzt sind, während das stromleitende
Element 3.2 aus drei Teilen besteht, von denen jeder sich in unmittelbarer Nahe
der betreifenden Baueinheit 1 befindet. Durch aen Umschalter 8 kF:ig.1) wird das
Einschalten der Baueinheiten 1 in gegebener Reihenfolge gesteuert. Der Impulsgenerator
9 liefert eine ununterbrochene Polge von Spannungsimpulsen, die am Ringschieberegister
10 eintreffen und dann durch den Verstärker verstärkert werden.
-
Vor Beginn der Arbeit wird in die erste Stelle des Ring schieberegisters
10 eine logische Eins eingeschrieben. In alle übrigen Stellen sind logische Nullen
eingespeichert, wobei der Thyristor 2 leitend wird, der mit der ersten Stelle des
Schieberegisters 10 verbunden ist. Beim Eintreffen des ersten Impulses vom Generator
9 geht die logische Eins in die zweite Stelle über, d.h. beim Eintreffen des zweiten
Impulses vom Generator 9 wird der Tiiyristor 2 geöffnet, der mit der zweiten Stelle
des Schieberegisters 10 in Verbindung steht, wobei die logische Eins in dic nächste
Stelle übergeht.
-
Die Einwirkzeit des Impulses des elektromagnetischen Feldes liegt
in Grenzen von 1 0-5 bis 10-2 so Was einen Bereich von Betriebszuständen für das
wirksame Brechen des Gutes gewährleistet. Die Amplitude der Stoßeinwirkung hängt
von der Einwirkzeit des Impulses des elekromagnetischen Feldes ab und nimmt mit
der Verkürzung dieser Zeit zu. Bei einer Impulsdauer von über 10-2 s findet eine
Senkung der Effektivität der Gutzerstörung statt.
-
Bei einer Impulsdauer von weniaer als 10-5 s treten technische Schwierigkeiten
auf, die mit der praktischen Erzeugung und Ausnutzung dieses Impulses verbunden
sind.
-
Das Verhältnis der Impulspausenzeit des elektromagnetischen Feldes
zu der Impulsdauer des elektromagnetischen Feldes liegt; zwischen 10 und 10000 und
ist optimal für die Erzielung einer hohen Effektivität der Materialzerstörung und
für die Verminderung des Leistungsbedarfs. Wird dieses Verhältnis gröB-er als 10000,
so kommt es dazu, daß die Zeit für das endgültige Brechen des Materials ungerechtferigt
verlängert wird. Wird dieses Verhältnis kleiner als 10, darin wird der Leistungsbedarf
vergrößert, weil sich der Speicher 4 bis auf den Nennwert während einer kurzen Zeit
aufladen muß.
-
Im folgenden wird auf die Arbeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei verschiedenen Objekten eingegangen.
-
Die Arbeitsweise der an der Wandung 21 (Fig. 4) eines Behälters mit
Brechgut angebrachten Vorrichtung besteht in folgendem.
-
Beim Zusammenwirken des Entladeimpulses des die Baueinheit 1 durchfließenden
Stroms mit dem im stromleitenden Element 12 induzierten Impulsstrom erfolgt ein
sprunghaftes Absieben des Elementes 12 zusammen mit der Wandung 21. Hierbei wird
der Bereich der Wandung 21, der mit dem stromleitenden Element 12 in Berührung kommt,
elastisch verformt, so daß die Stoßwelle auf das Brechgut 22 einwirkt. Der Vorgang
der Gutzerstörung im geschlossenen Behälter wird wegen Entstehung von entgegengesetzten
reflektierten Wellen durch die Welleninterferenz intensiver.
-
Bei Verwendung einer für das Brechen des im Behd?lter befindlichen
Materials geeigneten Gruppe von gleichzeitig einzuschaltenden Baueinheiten 1 wird
der Effekt des Materialbruches durch die Welleninterferenz verstärkert.
-
Die Funktion der auf der Innenseite des Betriebsfläche 24 des Arbeitsorgans
25 einer Erdbaumaschine angebrachten Vorrichtung besteht darin, daß auf den Boden
eine Stoßeinwirkung iikcr aje Betriebsfläche 24 des Arbeitsorgans 25 der Erdbaumaschine
übertragen Wird, welche infolge Zusammenwirkung des Entlade impulses des durch die
Baueinheit 1 fließenden Stroms mit dem im stromleitenden Element 12 induzierten
Impulsstroms gebildet wird.
-
Die Arbeit der auf der freien Oberfläche des Brechguts angeordneten
Vorricntung besteht darin, daß auf der Oberflache des Brechguts 22 Bruchspannungen
durch Einwirkung von Stoßwellen auftreten, die bei der Zusammenwirkung des Entladeimpulses
des die Baueinheit 1 durchfließenden Stroms mit dem im stromleitenden Element 12
induzierten Impulsstrom erzeugt werden.
-
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtting in einem Backenbrecher eingesetzt,
darin wird die infolge Zusammenwirkens des Entlade impulses des die Baueinheit 1
durchfließenden Stroms mit dem im stromleitenden Element 12 induzierten Impulestrom
gewonne Stoßwelle auf die bewegliche Backe 29 (Sig.lO ) des Brecher übertragen,
die sich von der am starren Träger 28 befestigten Baueinheit 1 sprunghaft abstößt,
wobei das zwischen der beweglichen Backe 29 und der festen Backe 29' befindliche
Gut zex1-stört wird.
-
Um den Effekt des Gutzerstörung zu verstärken, werden beide Backen
29 (Fig. 11) beweglich ausgeführt, wobei an jeder
von ihnen eine
Baueinheit 1 und ein stromleitendes Element 12 angeordnet sind. Hierbei werden gleichzeitig
den beiden Backen 29 Stoßeinwirkungen mitgeteilt,die zueinander entgegengesetzt
gerichtet sind.
-
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Fall,
dz sie in einer Erdbaumaschine mit Arbeitsendstück verwendet wird, besteht im folgenden.
-
Beim Zusammenwirken des Entlade impulses des durch die Baueinheit
1 (Fig. 12) fließenden Stroms mit dem im stromleitenden Element 12 induzierten Impulsstrom
findet ein sprmgartiges Abstoßen des Elementes 12 von der Baue inheit 1 statt.
-
Dadurch wird eine Stoßeinwirkung erzeugt,de über den Kolben 32 und
die Stange 53 auf das Arbeitsstück übertragen wird.
-
Das letzte dringt, indem es sich bewegt, in das Brechgut 22 ein Dis
Rückführung des Arbeitsendstücks 31 erfolgt mit Hilfe einer Feder 34.
-
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Handwerkzeug zur Anwendung
kommt, handelt es sich um die Wirkungsweise, die bei der Ausführungform der auf
der Erdbaumaschine mit Arbeitsendstück aufgestellten Vorrichtung beschrieben ist.
-
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine beträchtliche Verminderung
des Leistungsbedarfes, weil in den Impulspausen des elektromagnetischen Feldes,
deren Dauer um das 10 bis 1 000 -fache größer als die Impulsdauer ist, die Speicherung
von Elektroenergie im Speicher 4 erfolgt, die darauf für den nächsten Impuls verbraucht
wird, sowie eine bedeutende Steigerung der Effektivität der Materialzerstörung und
eine hohe ,4rboitsleistung.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung
sind einfach, erfordern keinen erheblichen materiellen Aufwand, und vielmehr wird
durch eine minimale Anzahl von beweglichen Bauelementen in der Vorrichtung deren
hohe Betriebssicherheit sichergestellt.
-
Kurz umrissen betrifft die Erfindung das Brechen von Materialien
durch Zeikleinerung und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Brechen
von Materialien und eine Vorrichtung zur Durch.-führung dieses Verfahrens.
-
Das Verfahren zum Brechen von Materialien besteht in der Einwirkung
von Stoßwellen auf diese, welche bei der Einwirkung von Einzelimpulsen auf eine
stromleitendes Element (12) gebildet werden, das sich in unmittelbarer Nähe, des
zu brechenden Materials (22) befindet. Die Vorrichtung zum Brechen von lilaterialien
stellt eine Baueinheit(1) dar, die Impulse eines elektromagnetischen Feldes erzeugt.
Diese Bauehihcit steht mit einer Stromquelle (3) in Verbindung und ist in unmittelbarer
Nähe des stromleitenden Elementes (12) angeordnet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu des sen Durchführung
werden zweckmäßigerweise zum Zerkleinerung von zusammengefrorenen oder zusammengeballten
Schüttgütern sowie zum Abbau von Brost- und Felsgesteinen verwendet.