DE69618984T2

DE69618984T2 - Axiallager einer zerkleinerungsvorrichtung, sowie zerkleinerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69618984T2
Application number: DE69618984T
Authority: DE
Inventors: Olli Aho; Markku Ruokonen
Original assignee: Metso Minerals Tampere Oy
Current assignee: Metso Finland Oy
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: EP0865318A1; FI955089A0; EP0865318B1; WO1997015396A1; AU7302196A; DE69618984D1; ATE212564T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kegelbrecher. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Axialdrucklager eines Kegelbrechers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Kegelbrecher weisen eine vertikale exzentrische Welle mit einer geneigten Innenbohrung auf. Eine Hauptwelle, an der ein Haltekonus befestigt ist, und die an ihrem oberen Abschnitt mittels eines oberen Haltelagers am Rahmen aufgehängt ist, ist in die Bohrung eingesetzt. Der Haltekonus ist an seinen Seiten von dem Rahmen des Brechers umgeben, wobei ein als äußerer Brecherkopf bezeichnetes Element, welches als Verschleißteil dient, am Rahmen befestigt ist. Ein als innerer Brecherkopf bezeichnetes Element, welches als Verschleißteil dient, ist am Haltekonus befestigt. Der innere und der äußere Brecherkopf bilden zusammen eine Brechkammer, in der das Aufgabematerial gebrochen wird. Wenn sich die exzentrische Welle dreht, führt die Hauptwelle zusammen mit dem Haltekonus eine Taumelbewegung aus, wodurch sich die Spaltweite zwischen dem inneren und dem äußeren Kegel während des Arbeitszyklus in jedem Punkt verändert. Die kleinste Spaltweite während des Arbeitszyklus wird als Einstellung des Brechers bezeichnet, und die Differenz zwischen der minimalen und der maximalen Spaltweite wird als Hub des Brechers bezeichnet.
Durch die Höhe der Einstellung und des Hubs des Brechers kann z. B. die Teilchendurchmesserverteilung des erzeugten gebrochenen Materials und die Produktionsmenge beeinflußt werden.
Nach dem Stand der Technik kann ein Kegelbrecher mittels einer hydraulischen Vorrichtung eingestellt werden, so daß die Hauptwelle vertikal relativ zum Rahmen bewegt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Einstellung zu verändern, so daß die Größe des Endprodukts der Sollgröße entspricht und/oder die gleiche Einstellung beibehalten wird, wenn die Brecherköpfe verschleißen.
Unter der Hauptwelle ist eine Drucklager-Kombination angeordnet. Am unteren Ende der Hauptwelle befindet sich eine Lagerplatte aus Lagermetall, wobei die Lagerplatte üblicherweise eine konvexe untere Fläche aufweist. Eine entsprechende Platte aus Lagermetall, wobei die Platte eine konvexe obere Fläche aufweist, ist an der Oberseite eines Einstellkolbens befestigt, der sich unter der Hauptwelle oder bei einigen Ausführungsformen am Boden eines becherförmigen Plungerkolbens, der als Einstellkolben dient, befindet. Schmiermittelrillen für das Schmieröl sind in den Lagerplatten ausgebildet. Zwischen den Lagerplatten befindet sich üblicherweise eine Zwischenplatte aus Stahl, die sich aus den Flächen der Lagerplatten ergibt und folglich im Allgemeinen zwei konkave Flächen aufweist. Das Lagermetall ist eine Legierung weicher als Stahl, wie z. B. Bronze.
Beide Lagerplatten können auch eine ebene Fläche aufweisen, wobei die entsprechende Fläche der Zwischenplatte selbstverständlich auch eine ebene Fläche ist.
Ein Nachteil des Drucklageraufbaus nach dem Stand der Technik ist, daß die unterschiedlichen Wärmeaisdehnungs-Koeffizienten der Metalle die Geometrie der Lagerflächen unterschiedlich verändern. Dadurch erhöht sich örtlich der Flächendruck in den Lagern. Dadurch wiederum entsteht zusätzliche Wärme, durch welche die Flächen ihre Form sogar noch weiter verändern. Dadurch nimmt der örtliche Flächendruck weiterhin zu und das Lager kann schließlich zerstört werden.
Ein Nachteil nach dem Stand der Technik ist unter anderem auch die Tatsache, daß die abgefasten Kanten der Schmiermittelrillen, die im Lagermetall weicher als Stahl ausgebildet sind, im Betrieb verschleißen. Dies kann schließlich zur Bildung eines nicht ausreichenden Schmiermittelfilms zwischen den Lagerflächen führen, wodurch das Lager auch zerstört werden kann.
Ein weiterer Nachteil nach dem Stand der Technik ist, daß eine große Menge an Lagermetall benötigt wird. Das Lagermetall ist üblicherweise ein Material teuerer als Stahl, so daß ein Nachteil des Lagers nach dem Stand der Technik die hohen Kosten sind. Außerdem ist bei einigen Ausführungsformen das meist geeignete Material Bleibronze, so daß die Verwendung eines Lagers nach dem Stand der Technik aufgrund des hohen Verbrauchs von giftigem Blei Probleme bei der Arbeitshygiene und der Umwelt verursacht.
Die Offenlegungsschrift SE 138 423 offenbart ein Axiallager eines Brechers, bei dem bei einer Ausführungsform die Zwischenplatte ganz aus Bronze besteht und die gegenüberliegenden Flächen über und unter ihr aus Stahl sind. Auch in diesem Fall besteht das Problem von unterschiedlichen Wärmeausdehnungs- Koeffizienten der Metalle und unterschiedlichen Verformungen der gewölbten Flächen. Eine weitere in der Offenlegungsschrift beschriebene Ausführungsform zeigt ein Lager, bei dem das Material, das für die Zwischenplatte verwendet wird, eine lamellenartige Textilie ist, die mit Phenolharz imprägniert ist. Der mittlere Teil der Zwischenplatte besteht ganz aus diesem imprägnierten Textilmaterial, das von einem Sicherungsring aus Metall umgeben ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Allgemeiner Beschreibungsteil

Die Erfindung betrifft eine Axialdrucklager-Kombination gemäß Anspruch 1 und einen Kegelbrecher gemäß Anspruch 7. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen festgelegt.
Wesentlich bei der Erfindung ist, daß wenigstens eine Fläche der Zwischenplatte mit einer Lagermetallschicht überzogen ist, und daß die gegenüberliegenden Flächen, die an dieser Lagermetallschicht anliegen, aus einem härteren Material als dieses Lagermaterial hergestellt sind. Vorzugsweise ist der Lagermetallüberzug mittels Explosion an der Fläche des Stahlkerns der Zwischenplatte befestigt.
Das Explosionsschweißen zum Verbinden von Materialien miteinander ist nach dem Stand der Technik bekannt. Das Überziehen mit dem Explosionsverfahren bedeutet, daß das zu überziehende Teil auf einer Grundfläche angeordnet wird und eine Überzugsplatte darüber, von dem zu überziehenden Teil beabstandet, angeordnet wird. Der Sprengstoff wird gezündet und die Überzugsplatte schlägt auf den zu überziehenden Bereich auf. Die Flächen sind miteinander fest verschweißt.
Der Aufbau des massiven Lagers aus Lagermetall wurde so verändert, daß das Hauptteil der Zwischenplatle aus Stahl oder einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften hergestellt ist, und eine Lagermetallplatte wenigstens an einer Seite, jedoch vorzugsweise an beiden Seiten mit ihr verbunden ist. Die konvexe, konkave oder ebene Lagerplatte an der unteren und oberen Seite, die mit Schmiermittelrillen versehen ist, ist entsprechend aus Stahl oder einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften hergestellt.
Eine separate Platte unterhalb kann auch durch die obere Fläche des Kolbens mit Schmiermittelrillen ersetzt werden, oder in einigen Ausführungsformen durch die obere Fläche eines becherförmigen Plungerkolbens, der mit Schmiermittelrillen versehen ist, ersetzt werden.
Der Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, daß die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Stahl und des Lagermetalls besser kontrollierbar ist, wenn nur ein dünner Lagermetallüberzug an der Zwischenplatte aus Stahl anstatt einer massiven Lagermetallplatte verwendet wird. Eine ausreichende Dicke des Überzugs beträgt abhängig vom Brechertyp und dem Brechvorgang von ca. 10 bis sogar 1 mm. Außerdem ist der Verschleiß der Schmiermittelrillen an der Fläche des Stahls oder einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften gering. Weiterhin wird weniger Lagermetall verwendet und dadurch sinken die Herstellungskosten.
Die untere Lagerplatte kann weggelassen werden und somit ist der Aufbau einfacher.
Ein weiterer Vorteil wird erreicht, wenn die Erfindung bei einem Brecher verwendet wird, bei dem der massive Einstellkolben durch einen becherförmigen Einstellkolben mit einem dünnen Boden ersetzt ist, an dessen Boden die Hauptwelle über ein Axiallager abgestützt wird. Wenn bei einem derartigen Brecher die Dicke der Lagerfläche zur Dicke des Bodens des Kolben hinzuaddiert wird, ist der Boden fester und robuster, jedoch ohne die Gesamthöhe des Brechers zu vergrößern. Es ist außerdem einfacher, das Sicherheitsventil der hydraulischen Einstellvorrichtung an dem dickeren Boden des Einstellkolbens anzuordnen. Folglich kann im Falle einer Überlastung das Einstell-Drucköl von unterhalb des Einstellkolbens zu den Axial- und Radiallagern des Brechers geleitet werden, wodurch eine zusätzliche Schmierung oder Kühlung der Lager, die insbesondere für den Fall einer Überlastung erforderlich ist, erreicht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Kegelbrecher;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer Drucklager-Kombination gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsbeispiel

Ein Kegelbrecher hat eine Spindelwelle mit einer Hauptwelle 1 und einem konischen Brecherkopf 3, die an einem Haltekonus 2 befestigt ist. Eine geneigte Bohrung einer exzentrischen Welle 4 bewirkt während eines Arbeitszyklus eine erzwungene Taumelbewegung, wodurch sich der Brechspalt 5 zwischen den Brecherköpfen verengt und erweitert, so daß die Steine zwischen ihnen gebrochen werden. Die kleinste Größe des Brechspalts 5 während eines Arbeitszyklus wird als Einstellung des Kegelbrechers bezeichnet. Die Einstellung wird mittels einer hydraulischen Einstellvorrichtung durch Einleiten eines Druckmittels in eine Kammer 7 unterhalb eines Kolbens 6 verändert, wobei sich die Spindelwelle nach oben bewegt und somit die Einstellung verringert. Folglich bewegt sich durch das Ableiten des Druckmittels aus der Kammer 7 die Spindelwelle 1 nach unten und die Einstellung vergrößert sich.
Das untere Ende der Hauptwelle liegt an der oberen Fläche des Einstellkolbens oder bei einigen Ausführungsformen an der oberen Fläche des becherförmigen Bodens des Einstellkolbens über ein Drucklager 9 an. Zwischen der inneren Fläche des Kolbens 6 und der äußeren Fläche der exzentrischen Welle 4 befindet sich ein Radiallager 8. Zwischen der inneren Fläche der exzentrischen Welle und der Spindelwelle 1 befindet sich ein Radiallager 10'. Der Brecher ist von einem Rahmen 11' umgeben.
Die Drucklager-Kombination 9 ermöglicht das Ausführen einer erzwungenen Taumelbewegung der Hauptwelle des Kegelbrechers. Die Drucklager- Kombination 9 in Fig. 2 hat eine Zwischenplatte 10, deren obere Fläche 11 ein Teil einer konkaven kugelförmigen Fläche ist, auf der ein oberes Lager 12, das entsprechend als ein Teil einer konvexen kugelförmigen Fläche ausgebildet ist, aufliegt und am unteren Ende der Hauptwelle befestigt ist. Die ebene untere Fläche 13 der Zwischenplatte 10 der Drucklager-Kombination wird durch die entsprechende ebene Lagerfläche 14 der oberen Fläche des Kolbenbodens abgestützt.
Von den Flächen 11 und 13 der Zwischenplatte ist wenigstens eine mit einem Lagermetallüberzug überzogen. Das obere Lager 12 ist aus Stahl oder einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften hergestellt, wie auch die Lagerfläche 14 des Kolbenbodens.
Im Kolben befindet sich ein Kanal 15, dessen unteres Ende sich zur Druckmittelkammer 7 hin öffnet. Das andere Ende des Kanals öffnet sich zu einer Öffnung in der Mitte der Zwischenplatte 10 hin. Am unteren Ende des Kanals 15 befindet sich ein Sicherheitsventil 18, das sich nur öffnet, wenn der Druck in der Kammer 7 einen bestimmten Wert übersteigt. Wenn der Brecherdruck einen bestimmten Wert übersteigt entlässt das Sicherheitsventil 18 den Druck aus der Kammer 7 in das Axiallager 9 der Hauptwelle, so dass ihr das erforderliche zusätzliche Schmiermittels zugeführt wird.
Entsprechend kann das zusätzliche Schmiermittel auch über den anderen Zweig 16 des Kanals 15 und einer Schmiermittelkammer 17 zum Radiallager des Brechers geleitet werden.
Bei der Ausführungsform in Fig. 1 befindet sich die untere Lagerfläche 14 auf einem separaten Teil, das am Boden des Kolbens befestigt ist. Die Lagerfläche 14 hat eine konvexe Form, wobei die untere Fläche der Zwischenplatte 10, die an ihr anliegt, entsprechend eine konkave Form hat.
Die am unteren Ende der Hauptwelle befestigte konvexe Lagerfläche 12, die entweder aus Stahl oder einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften hergestellt ist, kann auch einstückig mit der Hauptwelle gebildet sein.
Die andere Fläche der Zwischenplatte kann auch unbeschichtet bleiben und sie kann mit Ölrillen versehen sein, und die entsprechende Fläche des Lagerteils kann mit einem Lagermetall überzogen sein.
Das Lagermetall bildet nur eine dünne Schicht am Kernteil der Zwischenplatte. Das Volumen des Kernteils beträgt wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, und schließlich sogar 99% des gesamten Volumens der Zwischenplatte. Je größer der Anteil des Kernteils ist, um so besser ist die Festigkeit und das Belastungsvermögen der Zwischenplatte, und um so besser entspricht die Wärmeausdehnung der Zwischenplatte der Wärmeausdehnung der Flächen, die an ihr anliegen. Vorzugsweise erstreckt sich das Kernteil bis zur Kante der Öffnung in der Zwischenplatte.

Claims

1. Axialdrucklager-Kombination (9) einer Hauptwelle eines Kegelbrechers, wobei die Drucklager-Kombination eine Zwischenplatte (10) aufweist, deren obere Fläche (11) ein Teil einer konvexen oder konkaven kugelförmigen Fläche oder einer ebenen Fläche ist, dem eine untere Fläche der Hauptwelle (1) oder einer Platte (12), die an der Hauptwelle befestigt ist, gegenüberliegt, wobei die untere Fläche entsprechend als ein Teil einer konvexen oder konkaven kugelförmigen Fläche oder als eine ebene Fläche ausgebildet ist, und deren unteren Fläche (13) eine Lagerauflagefläche (14) unterhalb der Zwischenplatte gegenüberliegt, wobei wenigstens eine Fläche (11, 13) der Zwischenplatte aus einem Lagermaterial, weicher als Stahl hergestellt ist, und wobei die gegenüberliegende Fläche (12, 14), die an ihr anliegt, eine Stahlfläche oder eine Fläche mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernteil der Zwischenplatte (10), der wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, oder auch wenigstens 99% des Volumens der Zwischenplatte (10) aufweist, aus Stahl oder aus einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften hergestellt ist, und wenigstens eine Fläche von ihm mit einer Schicht aus Lagermaterial (11, 13) überzogen ist.

2. Axialdrucklager-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Lagermaterial (11, 13) der Zwischenplatte (10) ein Lagermetall ist.

3. Axialdrucklager-Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermetall (11, 13) der Zwischenplatte (10) mittels Explosion am Kernteil befestigt ist.

4. Axialdrucklager-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die der Zwischenplatte (10) gegenüberliegenden Flächen (12, 14) Stahlflächen oder Flächen sind, die aus einem Material mit der entsprechenden Festigkeit hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die obere als auch die untere Fläche der Zwischenplatte (10) mit einer Schicht aus Lagermaterial (11, 13) überzogen sind.

5. Axialdrucklager-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche (13) der Zwischenplatte (10) direkt an der oberen Fläche des Einstellkolbens des Brechers unterhalb der Hauptwelle (1) oder an der oberen Fläche (14) des Bodens Eines becherförmigen Plunger-Kolbens (6), der das untere Ende der Hauptwelle umgibt, anliegt.

6. Axialdrucklager-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Lagerauflageflächen Rillen für Schmiermittel haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelrillen an den Stahlflächen oder an den Lagerauflageflächen (12, 14) mit einer entsprechenden Festigkeit hergestellt sind, und daß die Lagermaterialflächen (11, 13) glatt sind.

7. Kegelbrecher, aufweisend

- einen Rahmen (11'),

- in dem Rahmen eine exzentrische Welle (4), die sich um eine vertikale Achse drehen kann, mit einer vertikalen, geneigten Bohrung,

- eine Hauptwelle (1), die mittels Lagern in der Bohrung der exzentrischen Welle gehalten ist und ein oberes Ende hat, das sich über der exzentrischen Welle erstreckt, wobei ein Haltekonus (2) an dem oberen Ende befestigt ist, und wobei ein Brecherkopf (3) an dem Haltekonus befestigt ist, und

- unterhalb der Hauptwelle eine Axialdrucklager-Kombination (9), aufweisend eine Zwischenplatte (10), deren obere Fläche (11) ein Teil einer konkaven oder konvexen kugelförmigen Fläche oder einer ebenen Fläche ist, an dem das untere Ende (12) der Hauptwelle, das entsprechend als Teil einer konvexen oder konkaven kugelförmigen Fläche oder als eine ebene Fläche ausgebildet ist, anliegt, wobei wenigstens eine der Flächen (11, 13) der Zwischenplatte aus einem Lagermaterial weicher als Stahl hergestellt sind und die gegenüberliegende Fläche (12, 14), die an ihr anliegt, eine Stahlfläche oder eine Fläche ist, die aus einem Material mit entsprechenden Festigkeitseigenschaften ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Kernteil, der wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, oder sogar wenigstens 99% des Volumens der Zwischenplatte (10) aufweist, aus Stahl oder einem Material mit einer entsprechenden Festigkeit ist, wobei wenigstens eine der beiden Flächen mit einer Schicht aus Lagermaterial (11, 13) überzogen ist.

8. Kegelbrecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermaterial (11, 13) der Zwischenplatte (10) aus Lagermetall hergestellt ist.

9. Kegelbrecher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermetall (11, 13) der Zwischenplatte (10) an der Fläche des Kernteils mittels Explosion befestigt ist.

10. Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die gegenüberliegenden Flächen (12, 14), die an der Zwischenplatte (10) anliegen, Stahlflächen oder Flächen sind, die aus einem Material mit einer entsprechenden Festigkeit hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die obere als auch die untere Fläche der Zwischenplatte (10) mit einer Schicht aus Lagermaterial (1, 13) überzogen sind.

11. Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche (13) der Zwischenplatte (10) direkt der oberen Fläche des Einstellkolbens der Zerkleinerungsmaschine unterhalb der Hauptwelle (1) oder der oberen Fläche (14) des Bodens des becherförmigen Plunger-Kolbens (6), der als Einstellkolben dient und das untere Ende der Hauptwelle umgibt, gegenüberliegt.

12. Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (6) ein Kanal (15, 16) angeordnet ist, der mit einem Sicherheitsventil (18) versehen ist, wobei ein Ende des Kanals mit einer Druckmittelkammer (7) des hydraulischen Systems verbunden ist, das den Einstellkolben (6) bewegt, um Schmiermittel in eine Schmiermittelkammer (17) zu leiten, wenn der Druck in der Druckmittelkammer (7) einen bestimmten Wert überschreitet.

13. Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (6) ein Kanal (15, 16) angeordnet ist, der mit einem Sicherheitsventil (18) versehen ist, wobei ein Ende des Kanals mit einer Druckmittelkammer (7) des hydraulischen Systems verbunden ist, das den Einstellkolben (6) bewegt, um Schmiermittel zu den Auflagerflächen (14) und zwischen die obere Fläche (11) der Zwischenplatte (10) und ihre Gegenfläche (12) zu leiten, wenn der Druck in der Druckmittelkammer (7) einen bestimmten Wert überschreitet.

14. Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 7 bis 13, der Rillen für Schmiermittel hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelrillen an den Stahlflächen oder an den Auflagerflächen (12, 14) mit einer entsprechenden Festigkeit hergestellt sind, und die Lagermaterialflächen (11, 13) glatt sind.