einer Brechwalze eines Walzenbrechers

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines Brechzahnes an einer Brechwalze eines Walzenbrechers, wobei an der Brechwalze eine Zahnaufnahme mit einer Öffnung angeordnet ist, in die der Brechzahn einführbar und haltend aufnehmbar ist. Ferner richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Anordnung eines Brechzahnes an einer Brechwalze eines Walzenbrechers.

Walzenbrecher dienen zum Zerbrechen oder zur Zerkleinerung von Brechgut oder sonstigen Materialien, und können nach Art ihrer Ausführung auch als Sizer bezeichnet werden. Der Grundaufbau eines Walzenbrechers weist zumindest zwei gegenläufig rotierende Brechwalzen auf, und zwischen den Brechwalzen wird ein Brechspalt gebildet, in den das zu brechende oder zu zerkleinernde Brechgut beziehungsweise Material eingezogen wird. Auf dem Außenumfang der Brechwalzen sind mehrere Brechzähne angeordnet, die in Zahnaufnahmen haltend aufgenommen und so an der Brechwalze angeordnet sind. Durch die Brechzähne wird das Material direkt zerbrochen oder gegriffen und in den Spalt zwischen die Brechwalzen gezogen. Abhängig vom zu zerbrechenden oder zu zerkleinernden Material wirken daher prozessbedingt sehr hohe Kräfte auf die Brechzähne, sodass die haltende Anordnung der Brechzähne in den Zahnaufnahmen auf dem Außenumfang der Brechwalzen hohen mechanischen Belastungen standhalten muss.

STAND DER TECHNIK

Beispielsweise zeigt die DE 41 23 967 A1 die Anordnung von Brechzähnen auf einer Brechwalze, und auf den Brechwalzen sind Zahnträger in Form vom Brechplatten angeordnet, die eine jeweilige Zahnaufnahme mit einer Öffnung bilden. Der Brechzahn besitzt einen Schaft in Form eines Zapfens, der in die Öffnung in der Zahnaufnahme hineinragt und mit einem Keilelement in der Öffnung der Zahnaufnahme verkeilt wird. Eine derartige Ausgestaltung der Zahnaufnahme und der Anordnung des Brechzahnes in der Öffnung der Zahnaufnahme erfordert ein aufwendiges Herstellungsverfahren, und durch die Art der Befestigung mittels des Keilelements ist eine mechanische Belastungsrichtung des Brechzahnes in der Zahnaufnahme zu berücksichtigen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist damit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eines Brechzahnes an einer Brechwalze für einen Walzenbrecher zu schaffen, die einfach ausgeführt ist und die hohen mechanischen Belastungen standhalten kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung eines Brechzahnes an einer Brechwalze eines Walzenbrechers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Spannhülse vorgesehen ist, in der ein Schaft des Brechzahnes unter radialer Verspannung der Spannhülse in der Öffnung aufgenommen ist. Durch die Verwendung einer Spannhülse wird zur Befestigung des Brechzahnes in der Zahnaufnahme ein weiteres Bauteil bereitgestellt, das zur Zahnaufnahme einerseits und zum Brechzahn andererseits einen Bewegungs-Freiheitsgrad besitzt. Der besondere Vorteil der Verwendung der Spannhülse besteht darin, dass diese in einen Spalt zwischen dem Schaft des Brechzahnes und der Öffnung in der Zahnaufnahme eingezogen oder eingedrückt werden kann, während der Brechzahn bereits ruhend in der Öffnung der Zahnaufnahme einsitzt. Beim Einziehen bzw. Eindrücken der Spannhülse in den beispielsweise radial umlaufenden Spalt zwischen dem Schaft und der Öffnung der Zahnaufnahme kann der Schaft in der Öffnung verspannt werden, wobei die radiale Verspannung der Spannhülse in der Öffnung durch einen Konus erzeugt wird, den der Schaft des Brechzahnes gemeinsam mit der Spannhülse bildet. Je weiter die Spannhüise in den radialen, umlaufenden Spalt eingezogen oder eingedrückt wird, desto stärker werden die Verspannungskräfte zwischen der Zahnaufnahme und dem Schaft des Brechzahnes.

Der Brechzahn kann einen Zahnkopf aufweisen, der mit einem Anlagebund zur Anlage auf einem die Öffnung umschließenden Anlagerand an der Zahnaufnahme ausgebildet ist. Zerkleinerungskräfte im Betrieb des Walzenbrechers wirken über den Zahnkopf auf den Brechzahn ein, und da der Zahnkopf mit dem Anlagebund am Anlagerand der Zahnaufnahme anliegt, erfolgt eine direkte Ableitung der Zerkleinerungskräfte vom Zahnkopf in die Zahnaufnahme, ohne die eigentliche Befestigung des Brechzahnes in der Zahnaufnahme mechanisch zu belasten. Der Schaft, der sich unterseitig am Zahnkopf befindet und in die Öffnung der Zahnaufnahme hineinragt, wird bei normaler Belastung des Brechzahnes über den Zahnkopf folglich durch die Zerkleinerungskräfte nur noch minimal mechanisch belastet. Ein besonderer Vorteil entsteht dadurch, dass der Anlagebund vollumfänglich um die Längsachse des Brechzahnes am Anlagerand der Zahnaufnahme anliegt, und unabhängig von der Belastungsrichtung des Zahnkopfes erfolgt immer ein Kraftfluss vom Zahnkopf über den Anlagebund und den Anlagerand direkt in die Zahnaufnahme. Die Spannhülse verspannt den Brechzahn so in der Zahnaufnahme, dass der Anlagebund des Zahnkopfes auf den Anlagerand der Zahnaufnahme aufgepresst wird, und die Anordnung des Brechzahnes in der Zahnaufnahme besitzt so eine sehr hohe mechanische Steifigkeit durch die große Anlagefläche zwischen dem Anlagebund und dem Anlagerand.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Spannhülse eine konische Aufnahme aufweisen, in der ein ebenfalls konisch ausgebildeter Schaft des Brechzahnes einsitzt. Dabei kann die Öffnung in der Zahnaufnahme durch eine zylindrische Bohrung gebildet sein, wobei die Spannhülse eine zylindrische Außenkontur aufweist, mit der diese in der Öffnung einsitzt. Der Außendurchmesser der Spannhülse kann dabei dem Durchmesser der Öffnung in der Zahnaufnahme entsprechen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch der Schaft des Brechzahnes zylindrisch ausgeführt sein, und die Spannhülse kann eine zylindrische Aufnahme, in die der Schaft des Brechzahnes einsitzen kann, besitzen. Dabei kann die Spannhülse außenseitig konisch ausgeführt sein, und die Öffnung in der Zahnaufnahme kann eine konische Öffnung sein, in die die konische Spannhülse eingezogen werden kann. Im Ergebnis ergibt sich eine gleich wirkende Anordnung der Spannhülse zwischen dem Schaft des Brechzahnes und der Zahnaufnahme basierend auf einer betreffend die Gesamtanordnung ebenfalls konischen Spannaufnahme.

Der Konus des Schaftes und die Aufnahme in der Spannhülse können einen Konuswinkel aufweisen, der einen Wert zwischen beispielsweise 0,2° bis 10°, bevorzugt einen Wert zwischen 1° bis 5° und besonders bevorzugt einen Wert von 2° aufweist. Die Konuswinkel können so beschaffen sein, dass die Spannhülse den Schaft des Brechzahnes selbsthaltend in der Öffnung der Zahnaufnahme hält. Somit sind nicht zwingend Sicherungsmittel erforderlich, um die Spannhülse in ihrer Anordnung zwischen dem Schaft des Brechzahnes und der Zahnaufnahme zu halten.

Mit weiterem Vorteil kann die Spannhülse geschlitzt ausgeführt sein, sodass sich in der Spannhülse keine größeren Tangentialspannungen aufbauen können, die der Verspannungswirkung zur Verspannung des Schaftes des Brechzahnes in der Spannhülse entgegenwirken würden. Dabei kann die Spannhülse beispielsweise einen oder mehrere Schlitze aufweisen, die sich in einer Längsrichtung der Spannhülse durch diese wenigstens teilweise hindurch erstrecken.

Nach einer weiterführenden Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann ein Schraubelement vorgesehen sein, das mit einem Schraubenschaft im Brechzahn verschraubt ist und mit einem Schraubenkopf in einer Schraubenaufnahme in der Spannhülse einsitzt. Durch diese Anordnung eines Schraubelements wird die Spannhülse in den Spalt zwischen dem Schaft des Brechzahnes und der Zahnaufnahme eingezogen beziehungsweise in der eingezogenen Anordnung gesichert.

Die Längsrichtung der Spannhülse kann die Rotationsachse der Öffnung in der Zahnaufnahme bilden, und die Längsrichtung kann etwa tangential beabstandet zur Brechwalze verlaufen. Wird die Brechwalze in Rotation versetzt, so zeigt der Zahnkopf des Brechzahnes etwa in Rotationsrichtung, und Material, das zwischen zwei Brechwalzen eingegeben wird, kann so vom Zahnkopf erfasst werden, ohne dass dieser im Wesentlichen seitlich, das heißt quer zur Längsrichtung, belastet wird. Die Zahnaufnahme kann dabei radial überstehend an der Brechwalze angeordnet und insbesondere an diese angeformt oder stoffschlüssig mit dieser verbunden sein. Bekannt sind sogenannte Brechplatten, die auf dem Außenumfang der Brechwalze aufgeschraubt werden können, und die die Zahnaufnahme aufweisen. Die Zahnaufnahme selbst kann jedoch auch direkt mit dem Körper der Brechwalze verbunden sein, beispielsweise mit einer Schweißverbindung oder mit einer Schraubenverbindung.

Mit weiterem Vorteil kann der radial umlaufende Sitz des Brechzahns in der Zahnaufnahme an zumindest einer Stelle einen Formschlussbereich aufweisen, der sich beispielsweise an den innen liegenden Bereich des Anlagerandes anschließt. Durch den Formschluss kann ein Verdrehen des Brechzahns in der Zahnaufnahme verhindert werden, was insbesondere im Betrieb der Brechwalze von Vorteil sein kann. Der Formschluss kann erreicht werden durch eine Sicherungsflanke, eine Vielfachverzahnung oder beispielsweise durch einen Vierkant oder ein Polygon, der oder das die Aufnahmeöffnung der Zahnaufnahme im gezeigten Formschlussbereich bildet. Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Anordnung eines Brechzahnes an eine Brechwalze eines Walzenbrechers, wobei an der Brechwalze eine Zahnaufnahme mit einer Öffnung angeordnet ist, in die der Brechzahn eingeführt wird, wobei eine Spannhülse bereitgestellt wird, in die ein Schaft des Brechzahnes unter radialer Vorspannung der Spannhülse in die Öffnung eingezogen wird. Zum Einziehen der Spannhülse in den radialen, umlaufenden Spalt kann eine Spannvorrichtung vorgesehen sein, mit der der vorzugsweise konische Schaft des Brechzahnes unter Aufbringung einer Verspannkraft in die Spannhülse eingezogen wird. Da der Zahnkopf mit seinem Anlagebund gegen den Anlagerand der Zahnaufnahme anliegt, auch bereits, bevor die Spannhülse eingezogen wird, verändert sich die Lage des Brechzahnes in der Zahnaufnahme nicht mehr, und die Spannhülse kann in den Spalt zwischen dem Schaft und der Öffnung in der Zahnaufnahme mit einer Bewegung entgegen der Zahnaufnahme und entgegen den Brechzahn eingezogen werden. Dabei kann die Öffnung in der Zahnaufnahme durchgehend ausgebildet sein, und von der ersten Öffnungsseite kann der Brechzahn und von der gegenüberliegenden, zweiten Öffnungsseite kann die Spannhülse in die Öffnung eingeführt werden.

Die Spannvorrichtung kann im einfachsten Fall bereits durch das Schraubelement zwischen der Spannhülse und dem Schaft des Brechzahnes gebildet sein, vorzugsweise kann die Spannvorrichtung jedoch hydraulisch, mechanisch oder auf sonstige Weise ausgeführt sein, und nach dem Einziehen des konischen Schaftes in die Spannhülse kann die Spannvorrichtung entnommen werden und das Schraubelement kann eingesetzt werden, durch das die verspannte Anordnung des konischen Schaftes in der Spannhülse gesichert wird. Schließlich kann die Öffnungsseite, durch die die Spannhülse und das Schraubelement eingeführt wurden, noch mit einem Deckelelement verschlossen werden.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung eines Brechzahnes an einer Brechwalze mit einer Spannvorrichtung und

Figur 2 die Anordnung des Brechzahnes an der Brechwalze mit der

Sicherung durch ein Schraubelement.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung eines Brechzahnes 10 an einer Brechwalze 1 eines Walzenbrechers, wobei die Brechwalze 1 lediglich ausschnittsweise gezeigt ist. Außenumfänglich an der Brechwalze 1 ist eine Zahnaufnahme 11 angeordnet, und beispielhaft sind Schweißungen 28 zwischen der Zahnaufnahme 11 und der Oberfläche der Brechwalze 1 gezeigt, um die Zahnaufnahme 11 an der Walze 1 zu befestigen. in der Zahnaufnahme 11 ist eine Öffnung 12 eingebracht, die beispielhaft zylindrisch ausgebildet ist und sich in Form einer Durchgangsöffnung entlang der gezeigten Längsrichtung 20 durch die Zahnaufnahme 11 hindurch erstreckt. Aus Richtung einer Vorderseite der Zahnaufnahme 11, die in Rotationsrichtung gemäß des gezeigten Rotationspfeiles der Brechwalze 1 vorne liegt, ist ein Brechzahn 10 in die Öffnung 12 der Zahnaufnahme 11 eingeführt. Aus Richtung einer gegenüberliegenden Rückseite ist eine Spannhülse 13 in die Öffnung 12 der Zahnaufnahme 11 eingeführt. Der Brechzahn 10 weist einen konisch ausgebildeten Schaft 14 auf, der sich unterseitig am Zahnkopf 15 erstreckt, wobei der Zahnkopf 15 in Richtung zur Rotation der Brechwalze 1 weist.

Die Spannhülse 13 umschließt den konisch ausgebildeten Schaft 14 des Brechzahnes 10, indem der Schaft 14 in einer Aufnahme 18 der Spannhülse 13 eingeführt ist. Die zylindrisch ausgebildete Außenkontur 19 der Spannhülse 13 sitzt dabei in der Öffnung 12 der Zahnaufnahme 11 ein.

Der Zahnkopf 15 des Brechzahnes 10 weist einen Anlagebund 16 auf, der an einem Anlagerand 17 der Zahnaufnahme 11 plan anliegt, wobei der Anlagerand 17 die Öffnung 12 in der Zahnaufnahme 11 vollumfänglich umschließt. Wirken Zerkleinerungskräfte auf den Zahnkopf 15, so werden diese Kräfte über den Anlagebund 16 und den Anlagerand 17 vom Zahnkopf 15 direkt in die Zahnaufnahme 11 übergeleitet, ohne dass die Zerkleinerungskräfte über den Schaft 14 und die Spannhülse 13 in die Zahnaufnahme 11 geleitet werden müssen.

Um die Spannhülse 13 in den Spalt zwischen dem Schaft 14 und der Öffnung 12 aufzunehmen, ist eine Spannvorrichtung 25 gezeigt, die als einfachste Ausführungsform einen Dorn 26 und Hülse 27 aufweist, um die Spannhülse 13 in den Spalt einzuziehen. Der Dorn 26 ist in einer Gewindebohrung 33 im Schaft 14 des Brechzahnes 10 eingeschraubt worden, sodass über den Dorn 26 eine Zugkraft auf den Schaft 14 aufgebracht werden kann. Die Hülse 27 ist in ein Gewinde 29 eingeschraubt worden, das sich am Hülsenfuß 30 der Spannhülse 13 befindet. Folglich können sowohl über den Dorn 26 als auch über die Hülse 27 Zug- und auch Druckkräfte in den Schaft 14 beziehungsweise in die Spannhülse 13 eingeleitet werden.

Um die Spannhülse 13 in den Spalt zwischen dem Schaft 14 und der Öffnung 12 einzuziehen, während der Zahnkopf 15 bereits mit dem Anlagebund 16 auf dem Anlagerand 17 der Zahnaufnahme 11 aufliegt, wird auf den Dorn 26 eine Zugkraft und auf die Hülse 27 eine Druckkraft ausgeübt, wobei die jeweiligen Kräfte der Verspannkraft F entsprechen. Die Verspannkraft F kann beispielsweise durch eine hydraulische oder durch eine mechanische Einrichtung aufgebracht werden, die nicht näher gezeigt ist. Die Spannhülse 13 kann dabei soweit in den Spalt eingeschoben werden, bis die erforderliche Verspannkraft F erreicht ist. Durch einen verbleibenden Spalt 31 zwischen einem Absatz 32 in der Öffnung 12 und dem Hülsenfuß 30 der Spannhülse 13 wird sichergestellt, dass die Spannhülse 13 nicht an den Absatz 32 anschlägt, bevor die Verspannkraft F erreicht ist. Der Absatz 32 bildet einen geometrischen Formschluss, sodass sich der Brechzahn 10 nicht in Rotationsrichtung der Brechwalze 1 aus der Öffnung 12 lösen kann.

Um den Aufbau von Tangentialspannungen in der Spannhülse 13 zu vermeiden, weist diese eine geschlitzte Ausführung auf, wobei ein Längsschlitz der Spannhülse 13 in der unteren Seite der Schnittebene liegt, sodass durch die geschlitzte Ausführung die untere Hälfte der Spannhülse 13 durch die Seitenfläche des Schlitzes gebildet ist und sodass die Schraffur entfällt. Die beschriebene Spannvorrichtung 25 kann femer dazu genutzt werden, den Brechzahn 10 wieder aus der Aufnahme 11 und insbesondere aus dem Sitz der Spannhülse 13 zu entnehmen. Die Figur 1 gezeigten Verspannkräfte F müssen lediglich umgekehrt werden, sodass über die Hülse 27 eine Zugkraft und über den Dorn 26 eine Druckkraft in die Spannhülse 13 beziehungsweise in den Schaft 14 des Brechzahnes 10 eingeleitet wird, um die Spannhülse 13 aus ihrem gezeigten Sitz wieder zu entfernen.

Alternativ zur gezeigten Spannvorrichtung 25 kann die Spannhülse 13 auch in den Spalt zwischen dem Schaft 14 und der Öffnung 12 eingedrückt werden, beispielsweise durch ein den Brechzahn 10 und die Spannhülse 13 gleichermaßen umgreifendes Werkzeug. Dabei wird das Ziehen und Drücken relativ zwischen dem Brechzahn 10 und der Spannhülse 13 verstanden.

Figur 2 zeigt die Anordnung des Brechzahnes 10 in der Zahnaufnahme 11 an der Brechwalze 1 in einer verspannten Anordnung, wobei in einer Schraubenaufnahme 24 im Hülsenfuß 30 der Spannhülse 13 ein Schraubelement 21 eingesetzt ist. Das Schraubelement 21 weist einen Schraubenkopf 23 auf, der in der Schraubenaufnahme 24 einsitzt, die zugleich den Einsatz des Gewindes 29 zur Anordnung der Hülse 27 dient, und das Schraubelement 21 weist ferner einen Schraubenschaft 22 auf, der in der Gewindebohrung 33 im Schaft 14 des Brechzahnes 10 eingeschraubt ist. Dadurch verspannt das Schraubelement 21 die Spannhülse 13 mit dem Brechzahn 10, sodass die Verspannkraft F die mit der Spannvorrichtung 25 aufgebracht wurde, gesichert wird und aufrechterhalten bleibt. Die Anordnung des Schraubelementes 21 in der Schraubenaufnahme 24 kann ferner gesichert werden durch ein Sicherungselement 34, dass sich unter dem Schraubenkopf 23 in Anlage gegen den Hülsenfuß 30 befindet und beispielsweise in Form eines Nord-Lock-Sicherungselements ausgebildet sein kann.

Der radial umlaufende Sitz des Brechzahns 10 in der Zahnaufnahme 11 kann an gezeigter Stelle einen Formschlussbereich 35 aufweisen, der sich an den innen liegenden Bereich des Anlagerandes 17 anschließt. Durch den Formschluss kann ein Verdrehen des Brechzahns 10 in der Zahnaufnahme 11 verhindert werden, was insbesondere im Betrieb der Brechwalze 1 von Vorteil sein kann. Der Formschluss kann erreicht werden durch eine Sicherungsflanke, eine Vielfachverzahnung oder beispielsweise durch einen Vierkant oder ein Polygon, der oder das die Aufnahmeöffnung der Zahnaufnahme 11 im gezeigten Formschlussbereich 35 bildet.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere muss der konische Sitz der Spannhülse 13 nicht zwingend zwischen der Spannhülse 13 und dem Schaft 14 gebildet sein, denn der Schaft 14 kann auch zylindrisch ausgeführt sein, sodass auch die Aufnahme 18 in der Spannhülse 13 zylindrisch ausgeführt ist. Dabei kann jedoch die Außenkontur 19 der Spannhülse 13 konisch ausgeführt sein, wobei die konische Außenseite der Spannhülse 13 mit einer entsprechend konischen Öffnung 12 in der Zahnaufnahme 11 korrespondieren kann.

Bezugszeichenliste

1 Brechwalze

10 Brechzahn

11 Zahnaufnahme

12 Öffnung

13 Spannhülse

14 konischer Schaft

15 Zahnkopf

16 Anlagebund

17 Anlagerand

18 Aufnahme

19 zylindrische Außenkontur

20 Längsrichtung

21 Schraubelement

22 Schraubenschaft

23 Schraubenkopf

24 Schraubenaufnahme

25 Spannvorrichtung

26 Dom

27 Hülse

28 Schweißung

29 Gewinde

30 Hülsenfuß

31 Spalt

32 Absatz

33 Gewindebohrung

34 Sicherungselement

35 Formschlussbereich F Verspannkraft