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Bes chr e ibun zu der Patentanmeldung betreffend Zweischwingen-Backenbrecher
Die Erfindung betrifft einen Zweischwingen-Backenbrecher zum Zerkleinern von harten
und mittelharten Materialien mit zwei pendelnd aufgehängten antreibbaren Brechschwingen
und bezieht sich auf den Antrieb der Schwingen, um einen vorteilhaften Brechgutdurchsatz
zu erzielen.
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Bei Zweischwingen-Backenbrechern, bei denen beide Brechbacken mit
gleicher Amplitude und. Frequenz gegenläufig in bekannter Weise etwa durch je einen
Kurbeltrieb bewegt werden, hängt die Durchsatzleistung im wesentlichen von den Brechabmessungen
ab. Eine Leistungssteigerung durch Erhöhung der Antriebsdrehzahl ist über eine bestimmte
Grenze nicht mehr möglich, da die Zeit zwischen Arbeitshub und Leerhub zu kurz wird,
um das Brechgut zwischen den Brechbacken nachrutschen zu lassen.
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Dieses Verhalten derartiger Zweischwingen-Backenbrecher ist prinzipiell
gleich dem von Einschwingen-Backenbrechern, deren bewegte Brechschwinge mittels
Kurbeln direkt oder über ein Kniehebelsystem angetrieben wird.
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Bei Einschwingen-Backenbrechern sind verschiedene Versuche unternommen
worden, mit Hilfe eines speziellen Antriebsmechanismus der bewegten Schwinge ein
für den Gutdurchsatz vorteilhaftes Zeitgesetz der Backenbewegung zu realisieren,
indem die geöffnete Position der Brechbacken einen größeren relativen Zeitanteil
am Bewegungsspiel besitzt.
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Das kann dadurch erreicht werden, daß nur bei jeder zweiten Umdrehung
der Antriebsexzenterwelle ein Arbeitshub ausgeführt wird. Bei einem bekannten Einschwingen-Kniehebel-Backenbrecher
(dt.PS 1 248 435) wird dies dadurch erreicht, daß die auf das Kniehebelgelenk wirkende,
von der Exzenterwelle angetriebene Exzenterstange aus zwei gegeneinander beweglichen
Teilen besteht, von denen das auf der Exzenterwelle gelagerte Teil als Zylinder
und das andere, mit dem Kniegelenk gekoppelte Teil als Kolben ausgebildet ist, wobei
der Zylinder mit einemhydraulischen Drucksystem verbunden ist, das mit von der Antriebswelle
betätigten Steuerorganen versehen ist. Diese umfassen ein in der Druckleitung zum
Zylinder vorgesehenes Rückschlagventil, dessen Verhältnis zwischen Öffnungszeit
und Schließzeit 3 : 1 beträgt, so daß bei jeder zweiten Exzenterwellen-Umdrehung
ein Arbeitshub ausgeführt wird. Der konstruktive Aufwand ist wegen der Hydraulik
erheblich. Schäden am Arbeitszylinder in der Exzenterstange sind nur umständlich
und arbeitsaufwendig zu beheben.
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An rein mechanischen Mitteln wurden hierzu auch schon zwei ineinandergeschobene,
im Verhältnis 1 : 2 umlaufende Exzenter vorgesehen.(dt. PS 1 221 535). Diese Konstruktion
ist aber durch erheblichen Verschleiß der verwickelten Exzenterkonstruktion und
an den zum Antrieb benötigten Zahnrädern gekennzeichnet, zumal bei einem der Zahnradpaare
der Achsabstand sich während der Bewegung ändert. Eine andere, rein mechanische
Lösung besteht in der Verwendung von mit verschiedenen Drehzahlen umlaufenden Unwuchtmassen,
deren Resultierende. der einzelnen
Fliehkräfte auf die zu bewegende
Brechbakoe nach einem besonders vorteilhaften Zeitgesetz einwirkt (dt. PS 1 072
456).
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Diese Konstruktion leidet aber an dem generellen Mangel unwuchterregter
Brecher, daß die Brechschwinge keine zwangsläufig geführte Bewegung ausführt, so
daß z.B. kein definierter engster Spalt sich einstellt und das Schwingungssystem
durch Veränderung der Amplitude ausweichen kann. Insbesondere sind zur Realisierung
einer hinreichenden Zerkleinerungswirkung vergleichsweise erhebliche Massen zu bewegen,
was bei nicht sehr kleinen Brechern auf unlösbare maschinentechnische Probleme führt.
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Es ist ferner bekannt, bei einem Einschwingen-Backenbrecher die Schwinge
ebenso wie in ihrem oberen Teil in ihrem unteren Teil auf einem Exzenter unmittelbar
oder mittelbar zu lagern und durch eine mit diesem verbundene Welle über ein Untersetzungsgetriebe
von der oben liegenden Antriebsexzentenielle oder oder selbst angetriebenen Exzenterwelle
im Verhältnis 2 : 1 anzutreiben (schweiz. PS 55 071, dt. PS 251 533, US-PS 1 513
855, US-PS 2 605 051).
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Von verschiedenen Seiten wurde die Realisierung eines vorteilhaften
Zeitgesetzes durch Zwischenschaltung eines Hydrauliksystems zwischen Antriebsmotor
und Brechschwinge vorgeschlagen, etwa indem der Antriebsmotor einen Hydraulikkolben
bewegt, der seinerseits einen mit der Brechschwinge verbundenen Arbeitskolben derartig
bewegt, daß über eine Bypass-Schaltung jeder zweite Schwingenhub unterdrückt wird
(dt. PS 1 129 807, 1 208 157, 1 218 851, 1 219 773, 1 234 497t 1 234 496). Eine
solche Lösung erfordert aber einen erheblichen zusätzlichen Bauaufwand und ist hinsichtlich
Wartungsaufwand und Zuverlässigkeit einer einfachen rein mechanischen Kinematik
unterlegen.
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Schließlich ist vorgeschlagen worden, einen im wesentlichen nach
dem Prinzip des Einschwingen-Backenbrechers arbeitenden Zweischwingen-13ackenbrecher
mit zwei bewegten Brechbacken vorzusehen,
indem die eine Brechbacke
die übliche Schwingbewegung zum Zerkleinern des Gutes ausführt, während die der
feststehenden entsprechende Brechbacke eine schwingende Bewegung in Richtung des
Guttransportes vollführt (dto PS 645 913)¢ Ob eine derartige zusätzliche Bewegung
tatsächlich den Gutdurchsatz erhöht, ist sehr fraglich, sicher ist mit ihr eine
Verschleißerhöhung verbunden.
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Bei einem anderen bekannten Zweischwingen-Backenbrecher mit zwei oben
pendelnd aufgehängten antreibbaren Brechschwingen sind diese an ihren unteren Enden
durch einen Kurbel- oder Exzentertrieb miteinander verbunden, durch welchen sie
mit gleicher Frequenz und Amplitude aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden.
Der Antrieb der Kurbel- oder der Exenterwelle erfolgt über eine mit dieser drehfest
verbundenen Keilriemenscheibe, die von einem Keilriemen in Drehung versetzt wird,
welcher über eine vom Antriebsmotor des Brechers angetriebene Keilriemenscheibe
läuft, die ihrerseits auf der Pendelachse der Brechschwinge, auf der sich auch die
Kurbel- oder Exzenterwellenlagerung befindet, gelagert ist0 Bei diesem Brecher schwingen
die Brechbacken nach einem harmonischen Zeitgesetz; er unterscheidet sich in seiner
Wirkung nicht von Einschwingen-Backenbrechen, Der Erfindung liegt das Problem zugrunde,
durch besonders zweckmäßige unterschiedliche Bewegung der Brechbacken zu en eines
Zweischwingen-Backenbrechers eine weitere DurchsatzsteEerung zu erzielen, ohne die
wesentlichen Nachteile der vorstehend beschriebenen Konstruktionen in Kauf nehmen
zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für einen Zweischwingen-Backenbrecher
mit zwei pendelnd aufgehängten, antreibbaren Brechschwingen dadurch gelöst, daß
die beiden Schwingen mit auf ein ander abgestimmten unterschiedlichen Amplituden
und Frequenzen antreibbar sind. Jede Schwinge soll für sich eine annähernd harmonische
Schwingung vollführen, Zweckmäßig ist es, wenn sich
die Frequenzen
der Schwingbewegungen zueinander wie 2 : 1 verhalten und daß die Amplitude der mit
der niedrigeren Frequenz schwingenden Brechschwinge größer, vorzugsweise dreimal
so groß, ist als die Amplitude der mit der höheren Frequenz schwingenden Brechbacke0
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß keine schwierig
zu realisierenden Zeitgesetze der Absolutbewegungen jeder Schwinge für sich benötigt
werden, daß sich die Zeitspanne, in der sich der Abstand der Schwingen zueinander
vergrößert und groß bleibt, über mehr als die Hälfte eines Arbeitsspieles erstrecken
kann, daß ein derartiges Zeitgesetz für den Abstand der Schwingen voneinander mit
einfachen kinematischen Mitteln erzeugt werden kann, daß die dabei auftretenden
Absolutbeschleunigungen der Schwingen wesentlich geringer sind, als wenn nur einer
Schwinge ein spezielles Zeitgesetz der Bewegung aufgezwungen wird und daß die Absolutbewegung
der schnellen Schwinge den Guttransport zusätzlich beschleunigt. Außerdem läßt sich
durch Phasenverschiebung der Schwingungen der einen Brechschwinge gegenüber denen
der anderen Brechschwinge, z.B. mittels Drehverstellung eines Antriebsexzenters,
eine einfache Spaltverstellung verwirklichen.
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Für den Antrieb der beiden Brechschwingen nach dem Erfindungsgedanken
eignen sich insbes. drei Ausbildungsformen. Bei einer Ausbildungsform sind die beiden
Brechschwingen in an sich bekannter Weise durch je eine Exzenterwelle in Schwingungen
versetzbar, von denen eine von einem Antriebsmotor und die andere von dieser durch
einen Zahnriemen, Kette oder ein Zahnradgetriebe in einem festen Drehzahlverhältnis
angetrieben wird. Diese läßt sich sehr betriebssicher und mit guter Zugänglichkeit
der Verschleißteile des Antriebs aufbauen. Es ist ein einziger starker Antriebsmotor
erforderliche Bei einer anderen Ausbildungs form ist vorgesehen, daß für den Antrieb
beider Brechschwingen eine Exzenterwelle vorgesehen ist, die die langsame Brechschwinge
über
eine mit ihrem einen Exzenter verbundene Zugstange und die die schnelle Brechschwinge
über ein durch seine Strecklage hindurch bewegtes, mit ihrem anderen Exzenter über
eine Zug-und Druckstange verbundenes Kniehebelpaar angetrieben wird.
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Dieser Antrieb. ist als reiner Hebel- und Lenkerantrieb aufgesich
baut, wie er im Backenbrecherbau an sich vielfach bewährt hat.
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Schließlich ist ein geeigneter Antrieb derart ausgebildet, daß beide
Brechschwingen durch je einen Motor über Exzenterwellen antreibbar sind, die derart
drehzahlgeregelt werden, daß die Schwingbewegungen der beiden Brechschwingen in
t nem festen Frequenzverhältnis zueinander stehen, Es können Motoren mit unterschiedlicher
aber auch mit gleicher Drehzahl verwendet werden, wobei sie im letzteren Fall mit
unterschiedlicher, dem Schwingungsfrequenzverhältnis entsprechender Untersetiung
auf die Exzenterwelle wirken. Dieser Antrieb hat einen zusätzlichen Vorteil, daß
die Antriebsleistung auf zwei Motore aufgeteilt ist.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind anhand
von Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Diagramme der Schwingungsbewegung der beiden Brechschwingungen
eines Zweischwingen-Backenbrechers nach der Erfindung mit einem Amplitudenverhältnis
A1/A11 = 3 und einem Verhältnis der Schwingungsfrequenzen und der Drehzahlen der
die Brechschwingen antreibenden Exzenterwellen f1/f11 = 1/2 Fig. 2 zeigt für den
Backenbrecher nach Fig0 1 das Zeitgesetz des Abstandes zwischen den beiden Brechschwingen.
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Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der beiden Brechschwingen
eines Backenbrechers nach der Erfindung und deren Antriebsorgane.
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Fig. 4 zeigt das Prinzip eines von dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 verschiedenen Antriebs.
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Fig. 5 zeigt einen weiteren Antrieb der Brechschwingen zur Realisierung
des Erfindungsgedankens.
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In Fig, 1 ist die Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit bzw. des
Bogenwinkels einer vollen Schwingung der langsamen Brechschwinge (Kurve I) eines
Zweischwingen-Backenbrechers dargestellt, dessen beide Brechschwingen mit aufeinander
abgestimmten verschiedenen Amplituden und Frequenzen angetrieben werden. Im gleichen
Zeitraum, in dem die langsame Brechschwinge eine Schwingung vollführt, führt die
schnelle Schwinge (Kurve II) zwei volle Schwingungen aus. Zum Zeitpunkt t befinden
sich die beiden Brechschwingen im kleinsten Abstand sO voneinander. Wie man der
Fig. 1 unmittelbar entnimmt, lassen sich die, beiden Amplituden AI, AII der Schwingen
I, II so aufeinander abstimmen, daß sich während der Zeitspanne t0 bis t1 die Brechschwingen
voneinander entfernen, während der Zeitspanne to bis t3 einen praktisch konstanten
Abstand s aufweisen und während der Zeitspanne t3 bis t4 sich wieder auf den kleinsten
Abstand sO einander nähern. Man liest unmittelbar ab, daß bei einer solchen Auslegung
die Öffnungszeit einen Anteil von t / 2t, dçh. 75 % am gesamten Arbeitsspiel hat.
Insbesondere ist anzumerken, wie sich besonders aus Fig. 2 ergibt, daß der Abstand
der Schwingen s während der Zeitspanne t1 bis t3 praktisch konstant bleibt, daß
aber während der Zeitspanne t1 bis t3 die schnelle Schwinge II absolut eine Bewegung
sozusagen in den Brechraum hinein vollführt. Diese Bewegung kann bei geeigneter
Auslegung entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Intensivierung
des Brechguttransportes durch den Mahlraum genutzt werden.
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Bei dem Zweischwingen-Backenbrecher nach Fig. 3 ist zur Vereinfachung
der Darstellung das Brechergehäuse weggelassen.
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Der Backenbrecher hat zwei oben in vom Brechergehäuse aufgenommenen
Achsen
14 und 15 pendelnd gelagerte Brechschwingen 5 und 12. Ein Antriebsmotor 1 treibt
über Keilriemen 2 eine im Brechergehäuse gelagerte schnell umlaufende Exzenterwelle
3 an, die ihrerseits über ihren Exzenter 4 eine an der schnellen bzw. schnell angetriebenen
Brechschwinge 5 angelenkte Druckstange 6 in Bewegung setzt. Ein auf der schnellen
Exzenterwelle 3 befestigtes Zahnrad 7 treibt über einen Zahnriemen 8 ein auf einer
im Brechergehäuse gelagerten langsam angetriebenen Exzenterwelle 9 befestigtes,
größeres Zahnrad 10. Das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 10 und
7 beträgt 2 : 1, so daß die Drehzahl der Exzenterwelle 9 halb so groß wie die Drehzahl
der Exzenterwelle 3 ist. Die Exzenterwelle 9 bewegt ihrerseits über ihren Exzenter
11 und eine an der langsamen Brechschwinge 12 angelenkte Druckstange 13 letztere.
Es läßt sich der Zahnriemen 8 durch eine Kette oder ein Zahnradgetriebe mit einem
entsprechenden festen Übersetzungsverhältnis ersetzen, wenn nur eine formschlüssige
Verbindung zwischen den beiden Brechschwingenantrieben hergestellt wird, die sicherstellt,
daß die gegenseitige Phasenlage der Schwingbewegungen der beiden Brechschwingen
sich während des Betriebes nicht ändert, da sonst die engste Stellung der Brechbacken
zueinander nicht erhalten bliebe. Die Amplitude der beiden Brechschwingen ist durch
die Exzentrizität der beiden Exzenter bestimmt. Die Exzentrizität der langsamen
Exzenterwelle 9 ist dreimal so groß wie die der schnellen Exzenterwelle 3, Die gewünschte
Bewegung der Brechbacken läßt sich auch mit nur einer Antriebsexzenterwelle in Verbindung
mit einer geeigneten Antriebshebelkinematik erzielen, wie sie Fig. 4 beispielhaft
zeigt. Die langsame Brechschwingel2 ist in den Positionen 21, 22, 23 und 24 dargestellt,
in die sie von dem Exzenter 17 mit dem Radius r über seitliche Zugstangen 16 bei
einem Exzenterumlauf nacheinander bewegt wird. Die Position 21' bis 24' des Exzenters
17 entsprechen den Positionen 21 bis 24 ler langsamen Brechschwinge 12. Die schnelle
Brechschwinge 5
wird von einem auf derselben Exzenterwelle wie
der Exzenter 17.
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angeordneten Exzenter 19 mit dem Radius R über eine Zug- und Druckstange
18 und das Kniehebelpaar 20a, 20b bewegt, das in den Punkten a an der Brechschwinge
5, b am Brechergehäuse und c an der Zug- und Druckstange 18 angelenkt ist. Den Positionen
31, 32, 33 und 34 der schnellen Brechschwinge 5 entsprechen die Positionen 31',
32', 33t und 34' des Exzenters 19. Da das Kniehebelpaar 20a, 20b jeweils in den
Positionen 31 ' und 33' durch die gestreckte Lage geführt wird, ergeben sich für
eine volle Schwingung der langsamen Brechschwinge 12 (Positionen 21, 22, 23, 24,
21) zwei volle Schwingungen der schnellen Brechschwinge 5 (Positionen 31, 32, 33
bzw. Positionen 33, 34, 31).
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Eine weitere Ausführungsform eines Antriebes der Brechschwingen zur
Verwirklichung des Erfindungsgedankens besteht in einem getrennten Antrieb der beiden
Brechschwingen 5 und 12 durch je einen Motor. Bei dem Brecher nach Fig. 5 treibt
der Motor 1 die Exzenterwelle 3 der schnellen Brechschwinge 5 und ein weiterer Motor
25 die Exzenterwelle 9 der langsamen Brechschwinge 12 an. Es ist eine Drehzahlregelung
für die beiden getrennten Antriebsmotore 1 und 25 derart vorgesehen, die dafür sorgt,
daß die Exzenterwellen 3 und 9 in einem festen Drehzahlverhältnis umlaufen, so daß
die Schwingbewegungen der Brechschwingungen nach einem festen Frequenzverhältnis
erfolgen, Die Schwingungsamplituden sind durch die Exzentrizität der Exzenter bestimmt.
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