EP4090467B1

EP4090467B1 - Device for a crusher

Info

Publication number: EP4090467B1
Application number: EP21701197.2A
Authority: EP
Inventors: Bernardo NIEDERHAGEBÖCK; Martin WHEATLEY
Original assignee: Rubble Master HMH GmbH
Current assignee: Rubble Master HMH GmbH
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2025-08-13
Anticipated expiration: 2041-01-13
Also published as: EP4090467A1; US20230048034A1; WO2021142500A1; AT523357B1; CN115209997A; AT523357A1; EP4090467C0

Description

Technical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für einen Brecher mit einem, eine Traverse umfassenden Rahmen für eine Brechkammer, welche von einer Brechbacke begrenzt wird, die mit einem in einen Hohlzylinder eingesetzten Hubkolben antriebsverbunden ist.The invention relates to a device for a crusher with a frame comprising a traverse for a crushing chamber, which is delimited by a crushing jaw which is drive-connected to a reciprocating piston inserted into a hollow cylinder.

State of the art

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtungen für Backenbrecher bekannt. Allen liegt das Prinzip zugrunde, Schäden an den Brechbacken eines Backenbrechers dadurch zu verhindern, dass die bewegbare Brechbacke über ein Hubsystem von der gegenüberliegenden Brechbacke zurückgezogen wird, falls ein nicht brechbares Objekt in den Brechspalt gelangt.Various devices for jaw crushers are known from the state of the art. All of them are based on the principle of preventing damage to the jaws of a jaw crusher by retracting the movable jaw from the opposing jaw via a lifting system if a non-crushable object enters the crushing gap.

Die durch ein solches Objekt verursachten Kräfte können nämlich zu einer Beschädigung der involvierten Bauteile führen. Auch bei einer kontrollierten Verstellung der Brechspaltweite treten aufgrund der Trägheit der Bauteile Reaktionskräfte auf, die die involvierten Bauteile belasten. Ein wichtiger, zu beachtender Aspekt bei der Konstruktion einer Vorrichtung ist daher die Ableitung und Verteilung dieser unerwünschten, auftretenden Kräfte aus der Brechbacke in die tragende Struktur des Backenbrechers. Im Stand der Technik geschieht dies üblicherweise über eine mechanische Verbindung des Hubsystems mit einer Traverse, über die die Kräfte in die Seitenwangen als Rahmen des Backenbrechers eingeleitet und verteilt werden.The forces caused by such an object can lead to damage to the components involved. Even with a controlled adjustment of the crushing gap width, reaction forces arise due to the inertia of the components, which place stress on the components involved. An important aspect to consider when designing a device is therefore the dissipation and distribution of these unwanted forces from the crushing jaw into the supporting structure of the jaw crusher. In the current state of the art, this is usually achieved via a mechanical connection of the lifting system to a crossbeam, via which the forces are introduced into and distributed by the side walls that form the frame of the jaw crusher.

Die EP2662141B1 offenbart einen Stützrahmen mit Hubsystem, bei der der Hubzylinder des Hubsystems gegen die Traverse des Rahmens abgestützt ist und Versteifungselemente in der Traverse vorgesehen sind, um die auftretenden Kräfte abzuleiten. Der Kolben des Hubsystems steht hierbei über einen Hebel mit der bewegbaren Brechbacke in Verbindung.The EP2662141B1 discloses a support frame with a lifting system, in which the lifting cylinder of the lifting system is supported against the cross member of the frame and stiffening elements are provided in the cross member to absorb the occurring To dissipate forces. The piston of the lifting system is connected to the movable crushing jaw via a lever.

Die US6375105B1 zeigt eine Traverse, die einen Träger bildet. Auch hier ist ein Hubsystem mit Hohlzylindern gezeigt, bei dem die Hohlzylinder an ihren Zylinderköpfen auf der der Brechkammer abgewandten Seite des Trägers montiert werden. Dokument EP 2754499A1 offenbart eine Vorrichtung für einen Brecher mit einem, eine Traverse umfassenden Rahmen für eine Brechkammer, welche von einer Brechbacke begrenzt wird, die mit einem in einen Hohlzylinder eingesetzten Hubkolben antreibsverbunden ist.The US6375105B1 shows a crossbeam forming a support. This also shows a lifting system with hollow cylinders, in which the hollow cylinders are mounted at their cylinder heads on the side of the support facing away from the crushing chamber. Document EP2754499A1 discloses a device for a crusher with a frame comprising a cross member for a crushing chamber, which is delimited by a crushing jaw which is drive-connected to a reciprocating piston inserted into a hollow cylinder.

Die Vorrichtungen im Stand der Technik erfordern also massive Bauteile und eine robuste Verbindung der beteiligten Komponenten, sodass in der Regel stoffschlüssige Verbindungen, massive Flansche oder zusätzliche Versteifungselemente vorgesehen sind. Diese zusätzlichen Elemente erhöhen den Platzbedarf, Konstruktionsaufwand und die Wartungsintensität. Beispielsweise verbindet die EP2662141B1 die Traverse zentral und nicht randseitig am Hubsystem, was eine Aussparung in der Traverse für das Hubsystem erforderlich macht. Durch diese notwendige Aussparung muss die Traverse jedoch stabiler ausgeführt werden als bei randseitiger Lagerung, wodurch das Gesamtgewicht erhöht wird.The state-of-the-art devices therefore require massive components and a robust connection between the components involved, so that material-to-material connections, massive flanges, or additional stiffening elements are usually provided. These additional elements increase the space requirement, construction effort, and maintenance intensity. For example, the EP2662141B1 The crossbeam is mounted centrally and not at the edge of the lifting system, which requires a recess in the crossbeam for the lifting system. However, this necessary recess requires a more stable design for the crossbeam than with edge-mounted mounting, which increases the overall weight.

Description of the invention

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die bei gleicher mechanischer Stabilität die Materialermüdung reduziert und ohne zusätzliche, stabilisierende Elemente platzsparender und dabei leichter ist.The invention is therefore based on the object of providing a device which reduces material fatigue while maintaining the same mechanical stability and is more space-saving and lighter without additional stabilising elements.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Hubraum des Hohlzylinders vollständig innerhalb der Traverse liegt. Bei einer erfindungsmäßen Schwächung der Traverse wird zwar grundsätzlich deren mechanische Stabilität verringert, allerdings führt der im Hohlzylinder vorherrschende Systemdruck, der üblicherweise bei bis zu 400 bar liegt, zu einer Aussteifung, sodass eine Gewichtsreduktion ohne mechanische Nachteile erreicht werden kann. Durch die gleichzeitig mögliche Reduzierung der Gesamtlänge der Traverse verringert sich auch der von der Traverse gebildete Hebelarm, sodass durch Vibrationen hervorgerufene Querkräfte stark minimiert und damit die Materialermüdung reduziert werden kann. Damit kann ohne weiteres in Kauf genommen werden, dass der Hohlzylinder durch den Einbau in die Traverse für Wartungszwecke nur noch über einen verschraubten Verschluss an der der Brechbacke abgewandten Seite zugänglich ist. Dadurch, dass der Hubraum, und damit der Kolbenhub, vollständig innerhalb der Traverse liegen, kann die Gesamtlänge der Vorrichtung von der Traverse zur antriebsverbundenen Brechbacke hin deutlich verringert werden, wodurch der Platzbedarf im Brecher verkleinert wird.The invention solves the stated problem by locating the displacement of the hollow cylinder entirely within the cross member. While weakening the cross member according to the invention fundamentally reduces its mechanical stability, the system pressure prevailing in the hollow cylinder, which is typically up to 400 bar, leads to stiffening, so that a weight reduction can be achieved without mechanical disadvantages. The simultaneous reduction in the overall length of the cross member also reduces the lever arm formed by the cross member, so that vibrations The resulting transverse forces can be significantly minimized, thus reducing material fatigue. This means that the hollow cylinder, due to its installation in the crosshead, is only accessible for maintenance purposes via a screwed closure on the side facing away from the crushing jaw. Because the displacement, and thus the piston stroke, are located entirely within the crosshead, the overall length of the device from the crosshead to the drive-connected crushing jaw can be significantly reduced, thus reducing the space required in the crusher.

Die Materialermüdung und der Raumbedarf der Vorrichtung kann weiter gesenkt werden, indem die Traverse eine Ausnehmung als Hohlzylinder aufweist, die gemeinsam mit dem darin eingesetzten Hubkolben den Hubraum begrenzt. Dadurch kann auf ein externes Zylinderrohr samt Flansch als separates eingesetztes Bauteil verzichtet werden, sodass mechanische Schwachstellen, wie Schweißnähte oder ähnliches, entfallen können. Dies reduziert die Materialermüdung und dadurch zusätzlich den Wartungsaufwand, Dadurch, dass der Hohlzylinder als Ausnehmung der Traverse ausgeführt ist, wird auch die mechanische Belastung auf die Traverse reduziert, da durch die integrierte Bauweise auftretende Kräfte direkt über die Traverse gleichmäßig in die tragende Struktur des Backenbrechers eingeleitet werden, was eine leichtere Bauweise ermöglicht. Zusätzlich ermöglicht die kompaktere Bauweise des Hohlzylinders als Ausnehmung der Traverse eine weitere Gewichtsersparnis.Material fatigue and the space required by the device can be further reduced by having the crosshead with a hollow cylinder recess which, together with the reciprocating piston installed therein, limits the displacement. This eliminates the need for an external cylinder tube and flange as a separate component, thus eliminating mechanical weak points such as welds or similar. This reduces material fatigue and therefore also maintenance costs. Because the hollow cylinder is designed as a recess in the crosshead, the mechanical load on the crosshead is also reduced, as the integrated design means that any forces that occur are evenly transmitted directly via the crosshead into the supporting structure of the jaw crusher, enabling a lighter construction. In addition, the more compact design of the hollow cylinder as a recess in the crosshead enables further weight savings.

Das Gewicht des Brechers kann noch weiter reduziert und der Austausch von Verschleißteilen erleichtert werden, wenn die Traverse Lagerkörper ausbildet, die formschlüssig in Lageraufnahmen des Rahmens als Rotationssicherung eingreifen. Üblicherweise werden abzuleitende Kräfte und Drehmomente über eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Traverse der Vorrichtung und dem Rahmen des Brechers von der Vorrichtung in den Rahmen des Brechers geleitet. Dazu ist aber nicht nur eine entsprechende Aussteifung der Traverse im Verbindungsbereich erforderlich, sondern es ist auch notwendig, die Kontaktflächen speziell zu behandeln, wie beispielsweise durch eine Wärmebehandlung bei geschweißten Verbindungen. Durch die formschlüssige Lagerung kann auf einen zusätzlichen Materialaufwand sowie eine aufwändige Behandlung der Kontaktflächen verzichtet werden, was die Fertigung vereinfacht und das Gewicht weiter reduziert. Dadurch, dass die Traverse über die Lagerkörper rotationsgesichert ist, werden die abzuleitenden Kräfte und Momente auch ohne stoffschlüssige Verbindung effizient in den Rahmen des Brechers abgeleitet. Die formschlüssige Lagerung ermöglicht weiterhin einen einfacheren Aus- und Wiedereinbau der Vorrichtung, was das Problem des konstruktionsbedingt schwierigen Austauschs von Verschleißteilen löst. Zusätzlich können jedoch kraftschlüssige Verbindungen zwischen Traverse und Rahmen vorgesehen sein, um beispielsweise lateral wirkende Kräfte zu kompensieren. Die Traverse kann beispielsweise entweder über wenigstens einen rotationsasymmetrischen Lagerkörper pro Seite oder mehrere rotationssymmetrische Lagerkörper pro Seite rotationsgesichert werden.The weight of the crusher can be further reduced and the replacement of wear parts made easier if the crossbeam is fitted with bearing bodies that engage positively with the bearing mounts of the frame as a rotation lock. Typically, forces and torques are transferred from the device to the crusher frame via a material-to-material connection between the crossbeam of the device and the crusher frame. This requires not only appropriate reinforcement of the crossbeam in the connection area, but also special treatment of the contact surfaces, for example, by heat treatment in the case of welded connections. The positive connection Bearings eliminate the need for additional materials and complex treatment of the contact surfaces, which simplifies production and further reduces weight. Because the cross member is rotationally secured via the bearing bodies, the forces and moments to be dissipated are efficiently transferred to the crusher frame even without a material-to-material connection. The positive bearing also enables easier removal and reinstallation of the device, which solves the problem of the design-related difficulty of replacing wearing parts. In addition, force-locking connections can be provided between the cross member and the frame, for example to compensate for laterally acting forces. The cross member can be rotationally secured either via at least one rotationally asymmetric bearing body per side or several rotationally symmetric bearing bodies per side.

Vor dem Erkennen eines unbrechbaren Objektes und dem nachfolgenden Zurückziehen durch die Vorrichtung kann dieses Objekt aufgrund seiner Beschaffenheit bereits Beschädigungen an Teilen des Brechers hervorrufen. Um in dieser Zeit Verwindungen der Brechbacke zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass die Brechbacke um eine zur Förderrichtung des Bruchgutes im Wesentlichen parallele Schwenkachse relativ zur Traverse schwenkbar mit dem Hubkolben antriebsverbunden ist. Tritt ein unbrechbares Objekt in die Brechkammer ein, wirken lokal große Kräfte auf die Brechbacke. Durch die schwenkbare Verbindung der Brechbacke mit dem Hubkolben relativ zur Traverse, kann die Brechbacke unmittelbar, das heißt direkt und ohne aktive Steuerung, eine Ausgleichsbewegung ausführen, bis die Vorrichtung aktiv die Brechbacke zurückzieht. Da sich im Brecherbetrieb herausgestellt hat, dass sich unbrechbare Objekte im Materialstrom des Brechgutes eher quer zur Förderrichtung und quer zur Hubrichtung an den Rändern der Brechkammer befinden, schränkt eine mittig an der Brechbacke angeordnete, schwenkbare Lagerung das hier dargestellte Funktionsprinzip nicht ein. Die schwenkbare Lagerung kann im einfachsten Fall mit Scharnieren oder Gelenken umgesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zumindest teilweise sphärische Druckschalen zwischen Brechbacke und Hubkolben vorgesehen, die eine horizontale Drehbewegung der Brechbacke zum Kraftausgleich ermöglichen.Before an uncrushable object is detected and subsequently retracted by the device, this object, due to its nature, can already cause damage to parts of the crusher. To prevent twisting of the crushing jaw during this time, it is proposed that the crushing jaw be pivotally connected to the reciprocating piston relative to the crosshead and drive-connected to the reciprocating piston about a pivot axis essentially parallel to the conveying direction of the crushed material. If an uncrushable object enters the crushing chamber, large local forces act on the crushing jaw. Due to the pivoting connection of the crushing jaw to the reciprocating piston relative to the crosshead, the crushing jaw can immediately, i.e. directly and without active control, perform a compensating movement until the device actively retracts the crushing jaw. Since crusher operation has shown that uncrushable objects in the material flow of the crushed material are more likely to be located transversely to the conveying direction and transversely to the stroke direction at the edges of the crushing chamber, a pivoting bearing arranged centrally on the crushing jaw does not restrict the functional principle described here. The pivoting mounting can be implemented in the simplest case with hinges or joints. In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, at least partially spherical pressure shells are arranged between A crushing jaw and reciprocating piston are provided, which enable a horizontal rotational movement of the crushing jaw to balance the force.

Um die Kraft zwischen der Brechbacke und der Vorrichtung gleichmäßiger zu übertragen, können mehrere Hohlzylinder vorgesehen sein, deren Hubräume vollständig innerhalb der Traverse liegen und deren Hubwege gruppenweise geregelt werden können. Üblicherweise verteilen sich die abzuleitenden Kräfte, die ein unbrechbares Objekt in der Brechkammer auf die Brechbacke ausübt, nicht gleich über die quer zur Förderrichtung verlaufende Längsachse der Brechbacke. Diese Kräfte können zu Verdrehungen oder gar Beschädigungen der Brechbacke oder des Rahmens führen. Die gruppenweise Regelung der Hubwege führt dazu, dass sich im Brecherbetrieb die Relativpositionen der Kolben zu Ihren Zylindern unterscheiden können und unterschiedlich große Hubräume ausbilden können. So können unerwünschte Kräfte lokal besser abgeleitet werden, indem der Hubweg der Hubkolben, ebenfalls lokal, der Kraftverteilung entlang der Längsachse folgt. Die Kolben können hierbei entweder einzeln an der Brechbacke, oder über ein gemeinsames Element, zwischen den Hubkolben und der Brechbacke abgestützt sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung drei solcher Hohlzylinder, deren Hubwege auf einer gemeinsamen Ebene liegen. Eine besonders effektive Ableitung der durch unbrechbare Objekte hervorgerufenen Kräfte ergibt sich, wenn zusätzlich der Hubkolben mit einer Brechbacke so antriebsverbunden ist, dass die Brechbacke in einer Achse parallel zur Förderrichtung des Bruchgutes verschwenkbar ist.To more evenly transmit the force between the crushing jaw and the device, several hollow cylinders can be provided, the displacement of which lies entirely within the crosshead and whose strokes can be controlled in groups. Typically, the forces exerted by an unbreakable object in the crushing chamber on the crushing jaw are not evenly distributed across the longitudinal axis of the crushing jaw, which runs perpendicular to the conveying direction. These forces can lead to twisting or even damage to the crushing jaw or the frame. Controlling the strokes in groups means that the relative positions of the pistons to their cylinders can vary during crusher operation, resulting in differently sized strokes. This allows for better localized dissipation of unwanted forces by ensuring that the stroke of the reciprocating pistons also locally follows the force distribution along the longitudinal axis. The pistons can be supported either individually on the crushing jaw or via a common element between the reciprocating pistons and the crushing jaw. In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, the device comprises three such hollow cylinders whose strokes lie on a common plane. A particularly effective dissipation of the forces caused by unbreakable objects is achieved if the reciprocating piston is additionally connected to a crushing jaw in such a way that the crushing jaw can be pivoted along an axis parallel to the conveying direction of the crushed material.

Brief description of the invention

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer Brechkammer,
Fig. 2: eine der Fig. 1 entsprechende Detailansicht der Vorrichtung in einem größeren Maßstab,
Fig. 3: einen Schnitt entlang der Linie III - III der Fig. 2 und
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung in einem kleineren Maßstab.

The drawing shows an example of the subject matter of the invention.

Fig. 1: a side view of a device according to the invention and a crushing chamber,
Fig. 2: one of the Fig. 1 corresponding detailed view of the device on a larger scale,
Fig. 3: a section along the line III - III of the Fig. 2 and
Fig. 4: a perspective view of the device on a smaller scale.

Ways to implement the invention

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Traverse 1, die in einem Rahmen 2 gelagert ist. Die Traverse 1 weist Hohlzylinder 3 auf, deren Hubräume vollständig innerhalb der Traverse 1 liegen. In den Hohlzylindern 3 ist je ein Hubkolben 4 eingesetzt, der mit einer Brechbacke 5 antriebsverbunden ist, und ein Hubsystem bildet, welches beispielsweise mittels eines hydraulischen Arbeitsmediums betrieben werden kann. Die Antriebsverbindung kann über eine Sollbruchplatte 6 hergestellt werden, die über ein Verbindungselement 7 auf die Hubkolben 4 gesetzt ist. Die Brechbacke 5 wird über einen Exzenter angetrieben und begrenzt eine Brechkammer 8, wobei durch das Hubsystem die Position der Brechbacke 5 und damit der entstehende Brechspalt einstellbar ist. Dabei kann die Brechbacke 5 zusätzlich über einen Rückzugsmechanismus, wie beispielsweise einer Feder 9, auf Zug mit dem Rahmen 2 verbunden sein, deren Rückstellkraft eine kontinuierliche Verbindung zwischen Brechbacke 5 und der Traverse 1 gewährleistet. Wie in der Fig. 3 ersichtlich ist, ergeben sich besonders bevorzugte Konstruktionsbedingungen, wenn die Hohlzylinder 3 als Ausnehmungen der Traverse 1 ausgebildet sind, da in diesem Fall das komprimierte Arbeitsmedium im Hubraum die Hohlzylinder 3 gegenüber mechanischen Belastungen aussteift. Tritt ein unbrechbares Objekt in die Brechkammer 8 ein, werden die durch dieses Objekt hervorgerufenen Kräfte über die mit der Brechkammer 8 antriebsverbundenen Hubkolben 4 in die Traverse 1 übertragen, von der die Kräfte möglichst materialschonend und vor allem zerstörungsfrei in den Rahmen 2 eingeleitet werden. Dazu sind Lagerkörper 10 vorgesehen, die die Traverse 1 mit dem Rahmen 2 als Rotationssicherung formschlüssig verbinden. Die Hubkolben 4 können Verformungen der Brechbacke 5, die durch unbrechbare Objekte hervorgerufen werden, durch unterschiedliche Hubwege in ihren Hohlzylindern 3 kompensieren.A device according to the invention comprises a crossbeam 1 mounted in a frame 2. The crossbeam 1 has hollow cylinders 3, the displacements of which lie entirely within the crossbeam 1. A reciprocating piston 4 is inserted into each of the hollow cylinders 3, which is drive-connected to a crushing jaw 5 and forms a lifting system that can be operated, for example, by means of a hydraulic working medium. The drive connection can be established via a predetermined breaking plate 6, which is placed on the reciprocating piston 4 via a connecting element 7. The crushing jaw 5 is driven via an eccentric and delimits a crushing chamber 8, wherein the position of the crushing jaw 5 and thus the resulting crushing gap can be adjusted by the lifting system. The crushing jaw 5 can also be connected to the frame 2 via a retraction mechanism, such as a spring 9, whose restoring force ensures a continuous connection between the crushing jaw 5 and the crossbeam 1. As shown in the Fig. 3 As can be seen, particularly preferred design conditions arise when the hollow cylinders 3 are designed as recesses in the cross member 1, since in this case the compressed working medium in the displacement chamber stiffens the hollow cylinders 3 against mechanical loads. If an unbreakable object enters the crushing chamber 8, the forces caused by this object are transferred via the lifting pistons 4, which are drive-connected to the crushing chamber 8, into the cross member 1, from which the forces are introduced into the frame 2 with as little damage to the material as possible and, above all, non-destructively. For this purpose, bearing bodies 10 are provided which form-fit the cross member 1 to the frame 2 as a rotation lock. The lifting pistons 4 can compensate for deformations of the crushing jaw 5 caused by unbreakable objects by means of different stroke paths in their hollow cylinders 3.

Claims

Device for a crusher, comprising a frame (2) for a crushing chamber (8), which frame (2) comprises a crossmember (1), which crushing chamber (8) is delimited by a crushing jaw (5) which is drive-connected to a piston (4) inserted into a hollow cylinder (3), characterized in that the capacity of the hollow cylinder (3) lies completely within the crossmember (1).
Device according to claim 1, characterized in that the crossmember (1) has a recess as a hollow cylinder (3) which, together with the piston (4) inserted therein, delimits the capacity.
Device according to claim 1 or 2, characterized in that the crossmember (1) forms bearing bodies (10) which engage in a form-fitting manner as a means for securing against rotation in bearing receptacles of the frame (2).
Device according to claim 1 to 3, characterized in that the crushing jaw (5) is drive-connected to the piston (4) so as to be pivotable relative to the crossmember (1) about a pivot axis substantially parallel to the conveying direction of the material to be crushed.
Device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that a plurality of hollow cylinders (3) are provided, the capacities of which lie completely within the crossmember (1) and the stroke paths of which can be controlled groupwise.