DE4139093C2 - Steinbrecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steinbrecher mit zumindest zwei Backen, die an je­ weils verschiedenen Enden gegeneinander angetrieben werden, wobei das nicht angetriebene Ende einer Backe ausreichend frei beweglich ist, um eine vertikale Bewegung dieser Backe gegenüber der anderen Backe zu ermöglichen.

Eine derartige Ausführungsform lässt sich der GB 438,700 entnehmen. Bei die­ ser Konstruktion ist die zweite Backe des Steinbrechers an ihrem oberen Ende auf einem ortsfesten Zapfen verschwenkbar gelagert, kann also nur Verschwen­ kungen um diesen Zapfen ausüben, wobei die Verschwenkungen durch einen Exzenterantrieb erzeugt werden.

Vorrichtungen zur Zerkleinerung von Gestein sind in vielen Ausführungsformen bekannt geworden, wobei der Begriff "Gestein" nachfolgend für alle harten Mate­ rialien verwendet wird, die gebrochen oder gemahlen werden können. Steinbre­ cher sind auch in unterschiedlichen Größen bekannt geworden, die von Steinbre­ chern zur Zerkleinerung von Felsblöcken in Schotter bis zu Labor-Steinbrechern zur Zerkleinerung von Erzstücken in Partikel von weniger als 2 mm Durchmesser reichen.

Eine bekannte Art Steinbrecher weist eine feststehende Backe und eine geneigte Backe auf, bei dem der obere Teil der geneigten Backe durch einen Exzenter hin und zurück gegen die feststehende Backe bewegt wird. Am Fuß der angetriebe­ nen Backe, die in Gelenkplatten gelagert ist, findet nur eine geringe Bewegung statt.

Eine weitere bekannte Art an Steinbrechern weist Schwenkbacken auf, bei de­ nen die beiden Backen drehbar an der Oberseite der Backen montiert sind und die gleichzeitig zueinander hin und zurück bewegt werden. Die Bewegung der Backen in beiden Arten von Steinbrechern übt eine Brechbehandlung auf das hin­ eingegebene Gestein aus.

Diese bekannten Steinbrecher weisen jedoch Nachteile auf. Ein wesentliches Problem ist, genügend feine Ausbeute zu erhalten. Derzeit muss zu zerkleinern­ des Gestein manchmal sechsmal die bekannten Steinbrecher durchlaufen, um bis zur gewünschten Größe zerkleinert zu sein.

Ein weiterer Nachteil ist, dass die Gelenkplatten einem erheblichen Verschleiß unterliegen. Desweiteren können Gelenkplatten nicht ausreichend geschmiert werden und erzeugen daher belästigenden Lärm.

Ein weiterer Nachteil, der speziell bei Schwenkbacken-Steinbrechern auftritt, wenn diese für Laborzwecke verwendet werden, ist, dass das zerkleinerte Mate­ rial zum Klumpen zwischen den Backen neigt, d. h., die feinen Teile neigen dazu, aneinander zu kleben. Diese weichen Klumpen verhindern nicht nur die ge­ wünschte Ausbeute, sondern führen zu erheblicher mechanischer Belastung der Nockenwellen, die die Backen antreiben. Dies kommt daher, dass die Nocken die Backen zusammenzudrücken versuchen, zwischen denen sich die inkompressi­ blen geklumpten Partikel befinden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile der bekannten Steinbrecher zu vermeiden.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Steinbrecher wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auch die andere Backe an ihrem nicht an­ getriebenen Ende ausreichend frei beweglich ist, um eine vertikale Bewegung dieser anderen Backe gegenüber der einen Backe zu ermöglichen.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn zumindest eine der Backen gegen eine Rolle ge­ drückt wird. Dabei wird als Rolle jedes drehbare Teil verstanden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung laufen die oberen Teile der Backen auseinander, so dass die Backen im Querschnitt eine im Wesentlichen trichterförmige Form aufweisen. Die unteren Teile der Backen können aus im Wesentlichen flachen und geraden Mahlflächen bestehen. Dabei sind die beiden Backen zu einer vertikalen Achse symmetrisch; die unteren Teile der Backen können im Wesentlichen parallel sein. Es ist leicht einzusehen, dass die oberen Teile der Backen das grobe Brechen des Gesteins ausführen, während die unte­ ren Teile der Backen eine Bruch- und Mahlbehandlung durchführen.

Zweckmäßigerweise sind die Bewegungen der oberen und unteren Enden der Backen miteinander synchronisiert.

Zweckmäßigerweise besteht zumindest eine Backe aus einem oberen und einem unteren Teil, die zueinander um einen Winkel geneigt sind.

Durch die erfindungsgemäße Kombination einer Brech- und Mahlbewegung der Backen eines Steinbrechers kann Gestein durch den Steinbrecher auf eine kleine­ re Größe zerkleinert werden, als dies durch die bisher bekannten Steinbrecher möglich ist, die im Wesentlichen brechen ohne zu mahlen.

In weiteren Ausführungsbeispielen sind die Oberflächen der Backen im Wesentli­ chen glatt, wobei diese jedoch auch eine aufgeraute Oberfläche aufweisen kön­ nen, die in Abhängigkeit des zu zerkleinernden Gesteins variiert sein kann. Die Oberfläche kann auch aus einer Kombination bestehen, die die Abwärtsbewe­ gung des Erzes unterstützt, z. B. durch abwärts gerichtete Zähne.

Um die Mahlbewegung der unteren Teile der Backen sicherzustellen, ist es erfor­ derlich, dass die Backen zueinander eine im Wesentlichen vertikale Bewegung ausführen. Die Gelenkplatten der bekannten Steinbrecher erlauben eine gewisse vertikale Bewegung, jedoch wird der wesentliche Teil der Bewegung in eine ra­ diale Bewegung umgesetzt. Die Gelenkplatten unterliegen außerdem einem er­ heblichen Verschleiß und erzeugen im Betrieb erheblichen Lärm.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden keine Gelenkplatten verwendet, sondern Rollen an den nicht angetriebenen Enden der Backen. In ei­ ner bevorzugten Ausführungsform befindet sich jeweils eine Rolle an jedem nicht angetriebenen Ende der Backen, es sollte beachtet werden, dass in einigen Aus­ führungsformen jedoch auch nur ein nicht angetriebenes Ende einer einzelnen Backe gegen eine Rolle gedrückt wird. Rollen weisen gegenüber Gelenkplatten eine Reihe von Vorzügen auf, indem sie eine maximale vertikale Bewegung der Backen zulassen und gleichzeitig minimalen Verschleiß und erheblich geringeren Lärm erzeugen als Gelenkplatten.

Die Backen können gegen die Rollen durch eine Reihe von Einrichtungen gedrückt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Backen durch Zug­ federn gegen die Rollen gedrückt.

Die Funktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend näher be­ schrieben.

Der obere Teil einer Backe wird wie der untere Teil der anderen Backe angetrieben. Der Antrieb der Backen kann über Exzenter er­ folgen, jedoch können natürlich auch andere Einrichtungen ver­ wendet werden. Die oberen Teile der Backen brechen das Erz, das in den Steinbrecher eingefüllt wird, während die unteren Teile der Backen das Erz in kleine Partikel der gewünschten Größe bre­ chen und mahlen, das zuvor oben gebrochen wurde. Es ist ein­ leuchtend, daß die Form der Backen und die Bewegung der Exzen­ ter die oberen Teile der Backen in einer im wesentlichen hori­ zontalen Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegen. Die unteren Teile der Backen bewegen sich ebenfalls aufeinander zu und weg wie auch in vertikaler Richtung gegeneinander infolge der freien Bewegung der nichtangetriebenen Enden der Backen an den Rollen. Die vertikale Bewegung der unteren Teile der Backen führt zum Mahlen des Erzes, das zwischen die Backen gefüllt wird, zusätzlich zu der Brechbehandlung durch die horizontale Bewegung.

In einigen Ausführungsformen kann es für die unteren Teile der Backen schwierig sein, mit der Menge an Material fertig zu wer­ den, die von den oberen Teilen der Backen verarbeitet werden, wenn die oberen und unteren Teile der Backen gleich häufig be­ trieben werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung werden die unteren Teile der Backen doppelt so häufig betä­ tigt wie die oberen Teile. Andere Verhältnisse können auch sinn­ voll sein.

Für den Betrieb ist es wichtig, daß die Bewegung der oberen Tei­ le der Backen zu den unteren Teilen der Backen synchronisiert wird. Die unteren Teile der Backen können in verschiedenen Aus­ führungsformen der Erfindung zwei Quetschpunkte aufweisen, an denen die Backen zusammenkommen, so daß auf jeden Bruch der obe­ ren Teile der Backen die unteren Backen zweimal quetschen. Die Synchronisation der Backen kann durch eine Anzahl von Einrich­ tungen erreicht werden, und in einer Ausführungsform wird dies durch die Verwendung eines Zahnriemens als Antriebselement für die Backen erreicht. Vorzugsweise erfolgt die Synchronisation so, daß die eine Backe sich abwärts bewegt, wenn sich die andere aufwärts bewegt, um eine maximal mögliche Reibfläche zwischen den Backen zu erzielen, um das Erz zu mahlen.

Versuche mit Steinbrechern nach der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, daß diese Erz in einem Durchgang auf die gewünschte Größe zerkleinern können, für die bei bisher bekannten Steinbre­ chern etwa sechs Durchgänge erforderlich sind. Die Verwendung von Rollen nach der vorliegenden Erfindung führt zu geringerem Verschleiß und zu einer erheblich geringeren Lärmbelastung als bei bekannten Steinbrechern.

Durch die Verwendung von Rollen anstelle von Gelenkplatten kön­ nen die Backen leicht herausgenommen werden, um gereinigt zu werden. Bei den bekannten Steinbrechern verhindern die Gelenk­ platten, daß die Backen vollständig erreichbar sind. Durch das Anpressen der Hacken an die Rollen können diese einfach einge­ stellt werden. Zum Beispiel kann eine oder mehrere der Rollen auf einer Achse befestigt werden, die mit einer Einstellschraube bewegt werden kann und damit die Rolle(n) und damit die Backe(n) in eine gewünschte Entfernung zu der anderen Backe einstellbar macht, wenn die Backen im wesentlichen stillstehen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Steinbrechers;

Fig. 2 die Relativbewegungen der oberen und unteren Teile der Backen zueinander;

Fig. 3 eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes zwi­ schen den Backen.

Fig. 1 zeigt einen Steinbrecher 1, der eine erste Backe 2 und eine zweite Backe 3 enthält. Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist zum Zerkleinern von Erz für Laborzwecke be­ stimmt, die erwünschte Partikelgröße beträgt 2 mm oder weniger.

Die oberen Teile 4 und 5 der Backen 2 und 3 sind jeweils leicht geriffelt und ihre ebenen Oberflächen stehen in einem Winkel von annähernd 20° zueinander. Die unteren Teile 6 und 7 der Backen 2 und 3 sind ebenfalls eben, stehen jedoch im wesentlichen paral­ lel zueinander. Die Länge der Backen beträgt annähernd 390 mm und der Abstand zwischen den oberen Enden 4 und 5 der Backen 2 und 3 beträgt annähernd 120 mm.

Der obere Teil 4 der Backe 2 wird von einem Exzenter 8 angetrie­ ben. Der Exzenter 8 hat eine 50 mm - Welle und ein exzentrisches 55 mm - Zapfenlager, wodurch der Exzenter 8 einen Gesamtweg von. 5 mm zurücklegt. Der Exzenter 8 ist innerhalb des Exzenterbloc­ kes 9 untergebracht.

Ein Exzenter 10 befindet sich an dem unteren Teil 7 der Backe 3 und weist einen Durchmesser von 50 mm und ein 52 mm exzentri­ sches Zapfenlager auf. Dadurch wird der untere Teil 7 der Backe 3 um 2 mm einwärts und auswärts bewegt. Der Exzenter 10 befindet sich in einem Exzenterblock 11.

Die erste Backe 2 wird gegen eine Laufrolle 12 durch eine Feder 13 gepreßt und dreht sich auf der Laufrolle 12 um einen Dreh­ punkt 14.

Wie in Fig. 3 zu sehen, dreht sich die Laufrolle 12 (wie auch die Laufrolle 21) auf der Achse 15. Die Achse 15 weist Abfla­ chungen 16 auf. Die Achse 15 ist durch ein Langloch 17 geführt und die Bewegung der Achse 15 in dem Langloch 17 führt zu einer gleichen Bewegung der Laufrolle 12. Neben dem Langloch 15 befin­ det sich ein Block 18 mit einer Gewindebohrung 19. In der Gewin­ debohrung 19 befindet sich eine Schraube 20, deren Ende an die Achse 15 stößt. Um die Lage der ersten Backe zur zweiten Backe zu verändern, wird die Kontermutter 25 gelöst und die Schraube 20 gedreht und damit die Laufrolle 12 bewegt. Die an der Lauf­ rolle 12 anliegende Backe 2 wird damit bewegt.

Eine andere Ausführungsform (hier nicht dargestellt) kann mit einem Schnellösesystem ausgestattet sein, das aus einer Welle und Exzenter mit einem pneumatischen Stößel besteht, um die Backe 2 von der Backe 3 wegzuschwenken und damit die Reinigung der Backen zu erleichtern.

Die zweite Backe 3 wird gegen die Laufrolle 21 durch die Feder 22 gedrückt. Der obere Teil 5 der Backe 3 ist in horizontaler Richtung im wesentlichen festgelegt, d. h., ihre Bewegung an der Laufrolle 21 ist im wesentlichen vertikal, wie durch die Pfeile angedeutet. Die Einstellung der Position der Laufrolle 21 er­ folgt auf die gleiche Weise wie die der Laufrolle 12 und verän­ dert den Winkel zwischen den unteren Backenteilen 6 und 7. Da­ durch kann der Quetschpunkt zwischen deren Oberflächen verändert werden.

Der Exzenter 8 rotiert mit einer Drehzahl von 350 RpM, während der Exzenter 10 mit einer Drehzahl von 700 RpM läuft, was ein Frequenzverhältnis von 1 : 2 zwischen den oberen Teilen 4 und 5 und den unteren Teilen 6 und 7 der Backen erzeugt. Dieses Fre­ quenzverhältnis kann mit anderen Backen verändert werden, z. B. 1 : 4, und kann von der Geometrie der oberen Teile der Backen im Verhältnis zu den unteren Teilen der Backen abhängen. Die Umdre­ hungsgeschwindigkeiten der Exzenter 8 und 10 können ebenfalls verändert werden.

Wie durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt, bewegen sich die Backen sowohl in horizontaler Richtung zum Brechen als auch in vertikaler Richtung zum Mahlen gegeneinander, speziell in den unteren Teilen 6 und 7 der Backen.

Fig. 2 zeigt die relativen Positionen der oberen Teile 4 und 5 und der unteren Teile 6 und 7 der Backen 2 und 3 zueinander wäh­ rend eines typischen Umlaufs. Es sollte beachtet werden, daß die Synchronisation der Backen 2 und 3 zueinander für den Betrieb des Steinbrechers kritisch sein kann. In dieser Ausführungsform wird die Synchronisation der Backen 2 und 3 durch einen nicht dargestellten Zahnriemen errreicht, der die Exzenter 8 und 10 antreibt. Die Exzenter 8 und 10 werden beidseitig von einem Mo­ tor mit einer durchgehenden Abtriebswelle angetrieben, um die Torsionsbelastung der Exzenterwellen zu verringern, die beson­ ders dann auftritt, wenn die Exzenter nur von einer Seite ange­ trieben werden. Dadurch wird gleichzeitig eine gleichmäßige La­ gerbelastung erreicht.

In Fig. 2a ist der erste Teil des Umlaufes dargestellt. Der obere Teil 4 der Backe 2 wird durch den Exzenter 8 angetrieben und bewegt sich 5 mm auf den oberen Teil 5 der Backe 3 zu. Der Drehpunkt ist durch den Punkt 14 dargestellt. Diese Bewegung er­ möglicht das Brechen größerer Stücke zwischen den oberen Teilen 4 und 5 der Backen. Gleichzeitig mit der Bewegung der oberen Teile 4 und 5 der Backen zueinander, bewegt sich der untere Teil 6 der Backe 4 um den Punkt 14, und der untere Teil 7 der Backe 3 wird durch den Exzenter 14 vorwärts bewegt. Dieses ergibt einen Quetschpunkt 23 zwischen den unteren Teilen 6 und 7 der Backen. Gleichzeitig führt die Backe 3 eine im wesentlichen vertikale Bewegung entlang der Laufrolle 21 durch, die zu einer Mahlbewe­ gung zwischen den unteren Teilen 6 und 7 der Backen führt. Wenn sich der untere Backenteil 6 abwärts und der untere Backenteil 7 aufwärts bewegt und sich dem anderen nähert, entsteht der maxi­ mal mögliche Mahleffekt.

Im zweiten Teil des Umlaufes bewegt sich der obere Teil 4 der Backe 2 von dem oberen Teil 5 der Backe 3 infolge der Bewegung des Exzenters 8 weg. Der untere Teil 6 der Backe 2 dreht sich weiter um den Punkt 14. Die Drehbewegung erzeugt mit der gleich­ zeitigen Bewegung des unteren Teiles 7 der Backe 3 durch den Ex­ zenter 10 einen zweiten Quetschpunkt 24 an der Unterseite der Backen 2 und 3. Es sollte beachtet werden, daß die Backe 2 eine größere Vertikalbewegung als die Backe 3 ausführt, was durch die Bewegung der Backe 2 um 5 mm je 2 mm der Backe 3 bedingt ist. Durch die Bewegung der Backe 2 wird das Erz abwärts zwischen die Backen bewegt, während die Backe 3 dazu neigt, das Erz aufwärts zu bewegen.

Dadurch wird bei jedem Umlauf das Erz einmal durch die oberen Teile 4 und 5 der Backen 2 und 3 und zweimal zwischen den unte­ ren Teilen 6 und 7 gebrochen. Dies wird durch das Ge­ schwindigkeitsverhältnis der Exzenter 8 und 10, die Form der Backen 2 und 3, den effektiven Drehpunkten durch die Positionie­ rung der Laufrollen 12 und 21 und durch die Synchronisation der Backen zueinander durch den Zahnriemen erreicht. Die unteren Teile 6 und 7 der Backen brechen nicht nur doppelt so häufig wie die oberen Teile 4 und 5, sondern die im wesentlichen parallelen glatten Flächen der unteren Teile 6 und 7 der Backen führen durch die vertikale Bewegung der Backen 2 und 3 ferner eine Mahlbewegung aus. Diese Merkmale stellen mit der Abwärtsförde­ rung der Backe 2 sicher, daß Erz, das in den Steinbrecher gege­ ben wird, diesen nur einmal durchlaufen muß, um die Zerkleine­ rung des Erzes in Partikel der gewünschten Größe zu ermöglichen.

Claims (12)

1. Steinbrecher mit zumindest zwei Backen (2, 3), die an je­ weils verschiedenen Enden gegeneinander angetrieben werden, wobei das nicht angetriebene Ende einer Backe (2) ausrei­ chend frei beweglich ist, um eine vertikale Bewegung dieser Backe (2) gegenüber der anderen Backe (3) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß auch die andere Backe (3) an ihrem nicht angetriebenen Ende ausreichend frei beweglich ist, um eine vertikale Bewegung dieser anderen Backe (3) gegenüber der einen Backe (2) zu ermöglichen.

2. Steinbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Backen (2, 3) gegen eine Rolle (12, 21) gedrückt wird.

3. Steinbrecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die oberen Teile (4, 5) der Backen (2, 3) ausein­ anderlaufen, so daß die Backen (2, 3) im Querschnitt eine im wesentlichen trichterförmige Form aufweisen.

4. Steinbrecher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die unteren Teile (6, 7) der Backen (2, 3) aus im wesentlichen flachen und geraden Mahlflächen beste­ hen.

5. Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bewegung der oberen und unteren Enden der Backen (2, 3) miteinander synchronisiert sind.

6. Steinbrecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation der oberen und unteren Teile (4 bis 7) der Backen (2, 3) zueinander durch einen Zahnriemen gesteu­ ert ist, der mit den Antriebseinrichtungen (8 bis 11) des oberen bzw. unteren Teiles (4, 7) der Backen (2, 3) ver­ bunden ist.

7. Steinbrecher nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Synchronisation, bei der sich die eine Backe (2) ab­ wärts bewegt, wenn sich die andere Backe (3) aufwärts be­ wegt, wodurch eine maximale Reibungsfläche zwischen den Backen (2, 3) wirken und Gestein mahlen kann.

8. Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die unteren Teile (6, 7) der Backen (2, 3) im Betrieb mindestens zwei Quetschpunkte (23, 24) bilden.

9. Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein nicht angetriebenes Ende einer der Backen (2, 3) gegen eine Rolle (12, 21) gedrückt wird.

10. Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (8 bis 11) der Backen (2, 3) exzentrische Nocken (8, 10) sind.

11. Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (18, 19, 20, 25) zur Ein­ stellung der Lage der Backen (2, 3) zueinander, wenn sich die Backen (2, 3) in einer feststehenden Position befinden.

12. Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Backe (2, 3) aus einem oberen und einem unteren Teil besteht, die zueinander um einen Winkel geneigt sind.