DE19721637A1 - Brechbacke zur Ausrüstung eines Backenbrechers, insbesondere für verschleißarmes Zerkleinern von Naturgestein oder Bauschutt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brechbacke zur Ausrüstung der Brecherschwinge und des Brechbackenträgers eines Backen­ brechers, insbesondere für verschleißarmes Zerkleinern von Naturgestein oder Bauschutt, sowie bevorzugt für schnellaufende Hochleistungsbrecher in mobilen Aufberei­ tungsanlagen.

Beim Stand der Technik werden Backenbrecher üblicherweise mit gegossenen Manganstahlbrecherwerkzeugen ausgerüstet. Sowohl die feststehende, als auch die bewegliche Brech­ backe werden nach Maßgabe des zu brechenden Gesteins glatt oder gezahnt ausgebildet. Diese Technik der Bre­ cherwerkzeuge wurde bisher sowohl bezüglich ihrer Formge­ bung als auch bezüglich der metallurgischen Qualität des verwendeten Mangangußstahles für mobile Recyclingbrecher­ anlagen verwendet; und zwar außer bei dem Ku-Ken-Brecher als Doppelkniehebelbrecher mit außerordentlich ver­ schleißarmem Betriebsverhalten, als auch bei Einschwin­ genbackenbrechern, die überwiegend in mobilen Anlagen an­ zutreffen sind.

Speziell für das Bauschuttrecycling ergeben sich zwei we­ sentliche Postulate:

• 1) Das Eigengewicht des Brechers soll bei möglichst gro­ ßer Leistungsfähigkeit so gering wie möglich sein;
• 2) Bei Verarbeitung von Abbruchmaterial wie Beton und Stahlbeton, der aus Kies und Sand mit hohem Quarzgehalt besteht, soll die Verfügbarkeit eines Brechers möglichst hoch, reparaturbedingter Ausfall und Stillstand möglichst gering und damit Verschleiß- und Betriebskosten minimal sein.

Brecher mit Brechwerkzeugbestückung in klassisch gegosse­ ner Konstruktionsart sind sowohl aufgrund ihres extrem hohen Eigengewichtes, als auch infolge ihrer Verschleiß­ anfälligkeit, insbesondere bei hohem Sand- und Quarzge­ halt des Brechgutes nicht geeignet, die obigen Forderun­ gen zufriedenstellend zu erfüllen.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brechbacke der im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichneten Art anzuge­ ben, die sowohl im Vergleich zu Brechbacken vom Stand der Technik von bedeutend geringerem Eigengewicht ist, als auch unter äußerst schwierigen Betriebsumständen bzw. bei ungünstigem Brechgut vergleichsweise mit geringem Ver­ schleiß arbeitet, dabei leicht auswechselbar ist und sich nicht zuletzt wegen des relativ niedrigen Eigengewichts für die Verwendung in schnellaufenden Hochleistungsbre­ chern mit hoher spezifischer Leistung eignet.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Erfindung bei ei­ ner Brechbacke der eingangs genannten Art mit der Erfin­ dung dadurch, daß sie wenigstens eine Trägerplatte aus zäh-hartem Stahl mit Bestückungen aus hochabriebfesten, unmittelbar gegen das Zerkleinerungsgut zerkleinerungs­ wirksamen Brechelementen aufweist, wobei die Trägerplatte eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Brecher­ schwinge bzw. dem Brechbackenträger und den Brechelemen­ ten herstellt, daß die Brechelemente aus einem Werkstoff von deutlich höherer Festigkeit als die Trägerplatte be­ stehen, und daß sie im Formschluß mit dieser durch Hart­ lötung verbunden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Brechbacke sind entspre­ chend den Merkmalen der Unteransprüche vorgesehen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Erläuterungen eines in der Zeichnung rein schematisch dargestellten Ausführungs­ beispieles. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kniehebel-Backenbrecher mit schweren Brechbacken nach dem Stand der Technik, in Sei­ tenansicht;

Fig. 2 ebenfalls in Seitenansicht einen Backenbrecher der gleichen Art, jedoch mit Brechbacken nach der Erfindung;

Fig. 3 im Schnitt zwei miteinander zusammenwirkende Brechplatten;

Fig. 4 im Schnitt einen Überlappungsbereich zweier Brechpattenteile.

Der in Fig. 1 dargestellte Backenbrecher weist in be­ kannter Bauart eine Brecherschwinge 1 und einen Brechbac­ kenträger 2 auf. Die Brecherschwinge 1 ist gegen bekannte Exzenterantriebsorgane 22 schwingend abgestützt, während der Brechbackenträger 2 in unbeweglicher Position, jedoch in horizontaler Richtung einstellbar, am Gestell des Bac­ kenbrechers fest verankert ist.

Bei der gezeigten Ausführung handelt es sich um eine Aus­ rüstung von Brecherschwinge 1 und Brechbackenträger 2 mit als Stahlgußteile ausgeführten Brechbacken schwerer Bau­ art nach dem Stand der Technik.

Abweichend hiervon zeigt der in Fig. 2 dargestellte Bac­ kenbrecher der prinzipiell gleichen Bauart eine neuartige Bestückung mit Brechbacken 18, 19 nach der Erfindung. Diese bestehen jeweils aus wenigstens einer Trägerplatte 10a, 10b aus zäh-hartem Stahl mit Bestückungen aus hochabriebfesten, unmittelbar gegen das Zerkleinerungsgut zerkleinerungswirksamen Brechelementen 11. Dabei stellt jeweils die Trägerplatte 10a, 10b eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Brecherschwinge 1 bzw. dem Brech­ backenträger 2 und den Brechelementen 11 her. In erfin­ dungswesentlicher Ausbildung bestehen die Brechelemente 11 aus einem Werkstoff von deutlich höherer Festigkeit als die Trägerplatten 10a, 10b und sind im Formschluß mit diesen durch Hartlötung verbunden.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Darstel­ lung des Backenbrechers nach Fig. 2 einen viel zu großen Brechspalt zeigt und zwar deshalb, damit innerhalb des Brechspaltes die erforderlichen Hinweisziffern 10, 11, 19, 18 graphisch unterzubringen waren. Tatsächlich werden für den praktischen Betrieb die Brechbacken 18, 19 durch entsprechende Einstellung bevorzugt des Brechbackenträ­ gers 2 im Gestell des Backenbrechers soweit an die Bre­ cherschwinge 1 herangefahren, daß sich der nach Maßgabe des zu zerkleinernden Gutes erforderliche Brechspalt ins­ besondere im unteren Bereich der miteinander zusammenwir­ kenden Brechplatten 18, 19 so ergibt, wie er beispiels­ weise in der Fig. 1 gezeigt ist.

Weitere Ausgestaltungen sehen vor, daß die Brechelemente 11 aus Hartmetall bestehende Formkörper und beispiels­ weise Stellite oder Gußlegierungen auf Co-Cr-W-Basis sind. In einer sehr bevorzugten erfindungswesentlichen Ausführung sind die Brechelemente 11 mit Co gesinterte Hartmetalle auf Basis von Wolframkarbid, Titankarbid oder Tantalkarbid bzw. Sintermetalle aus mehreren solchen Kar­ bid-Mischungen. Diese Metalle lassen sich zu einzelnen Formkörpern mit äußerst exakten Abmessungen bei formtech­ nisch beherrschbaren Größenordnungen beispielsweise in Form von rotations-symmetrischen oder stabförmigen Ele­ menten verpressen und dann zur Endhärte sintern. Eine Be­ arbeitung der Hartmetalle erfolgt - falls überhaupt er­ forderlich - durch Schleifen.

Aufgrund dieser Herstellungstechnik ist es nach der Er­ findung möglich, daß das Trägermaterial beispielsweise eine vergleichsweise dünnwandige, aus hochfestem Stahl bestehende und mit Aufnahme- oder Befestigungsstellen bzw. -elementen 15 ausgebildete Platte 10 ist, in welche Einbettungen 12 gemäß Darstellung in Fig. 3 beispiels­ weise in Form von rhomboidischen Ausnehmungen für mit Formschluß nach Art von Kugelkarlotten einpaßbare Hartme­ tall-Brechelemente 1 eingearbeitet und die Zerkleinerungs­ elemente 11 darin mittel Hartlötung befestigt sind.

Es ist zwar aus dem Gebiet der spanabhebenden Formgebung insbesondere von Metallteilen bekannt, Schneidwerkzeuge für höchste Schneidleistungen dadurch herzustellen, daß man eisenarme Legierungen, sogenannte Schneidmetalle oder Hartmetalle, die bis 800°C schneidfähig bleiben, verwen­ det und auf Träger von geringerer Festigkeit durch Hart­ löten aufbringt. Zu sogenannten Schneidmetallen zählen die Stellite, Gußlegierungen auf Co-Cr-W-Basis, oder mit Co gesinterte Hartmetalle aus Wolframkabid (Widia), Ti­ tankarbid oder Tantalkarbid. Sie werden in kleinen Blätt­ chen hergestellt und als Schneiden auf einen Werkzeugträ­ ger aufgelötet.

Im Gegensatz dazu konnte jedoch ein Fachmann aufgrund völlig andersartiger Arbeits- und Verwendungsbedingungen Anregungen für die vorliegende Erfindung aus dem vorge­ nannten Stand der Technik nicht entnehmen. Bei Schneidme­ tallen kommt es nämlich in erster Linie darauf an, daß diese die infolge Hochleistung bei der Zerspanung ent­ stehenden hohen Temperaturen bis z. B. gegen 1000°C bei glühend ablaufenden Spänen aushalten, ohne ihre durch Sintern oder Lötverbindung erreichte Festigkeit einzubü­ ßen. Dazu war eine außergewöhnliche Sintertechnik und Löt­ technik erforderlich. Überhaupt sind für unterschiedliche Verwendungszwecke sehr unterschiedliche Löt- und Sinte­ rungstechniken bekannt. Sinterwerkstoffe können je nach angewendetem Preßdruck mehr oder weniger porös sein, wo­ durch ihre Festigkeitseigenschaften maßgebend beeinflußt werden. Beispielsweise wird Sintereisen mit hoher Porösi­ tät und mit ölgefüllte Poren für selbstschmierende Lager verwendet, mit geringer Porösität dienen Sintermetalle dagegen der Herstellung von Formteilen mittlerer Festig­ keit, wogegen Sinterstahl mit mittlerem C-Gehalt zumeist 1 bis 3% Kupfer enthält, welches den Sinterprozeß wesentlich begünstigt, wobei der Sinterstahl gehärtet und vergütert, auch oberflächengehärtet werden kann.

In der Literatur zum Stand der Technik ist dagegen eine Verwendung von größeren Formstücken aus gesinterten Hart­ metallen wie Wolframkarbid, Titankarbid oder Tantalkar­ bid, bzw. mit Sintermetallen aus deren Mischungen, für reine Druckanwendungen, wie sie beim Brecherbetrieb auf­ treten und dort im kalten Zustand ablaufen, an keiner Stelle beschrieben.

Ein mit der Herstellung und Entwicklung hochleistungsfä­ higer Schneidmetalle beschäftigter Fachmann konnte aus einem derart hochspezialisierten Gebiet keine Anregungen auf das ebenfalls hochspezialisierte aber völlig anders­ artige Gebiet der Brechertechnik gewinnen. Es ist im Ge­ genteil davon auszugehen, daß die Bestückung eines Bac­ kenbrechers mit Mitteln nach der Erfindung für den dafür zuständigen Fachmann neu und unerwartet war und somit auf eigenständigen Erfindungsgedanken beruht.

Zu diesen Überlegungen bezüglich der Neuheit des Erfin­ dungsgedankens trägt auch die Ausgestaltung der Brechbac­ ke bei, wonach diese ein Formstück aus Gußstahl ist, in welche bereits die Einbettungen für die später einzupas­ senden Hartmetall-Brechelemente sowie Befestigungsstellen 15 eingegossen sind, so daß die Formstücke nur mit ver­ gleichsweise geringem Aufwand fertig bearbeitet werden müssen.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatte 10 eine im Walzverfahren und bevorzugt im Schmiede-Walzverfahren (z. B. nach dem Sendzimir-Verfahren) hergestellte Walzplatte ist und etwa der Materialqualität 50 Cr V4 oder 60 Sicr 5 entspricht. Eine im Schmiede-Walzverfahren hergestellte Trägerplatte zeichnet sich durch höchste Qualität hinsichtlich des Verhältnisses von Zähigkeit und Festigkeit des gewalzten Stahles aus und entspricht damit in idealer weise den An­ forderungen an eine Trägerplatte nach der Erfindung.

Weitere Möglichkeiten der Ausgestaltung sind dadurch ge­ geben, daß die Bestückung mit Hartmetall-Brechelementen 11 glatt oder profiliert ausgebildet ist. Eine mögliche Ausbildung ist rein schematisch in der Fig. 3 gezeigt. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß der Fachmann nach Maßgabe der speziellen Arbeitsbedingungen für unter­ schiedliche Brechgüter in der Wahl der Ausbildung der Träger- und Brechelemente 10, 11 völlig frei ist. Inso­ weit ist die Darstellung nach Fig. 3 ein rein schemati­ sches Beispiel für ein weites Spektrum von Ausbildungs­ möglichkeiten.

Ein Vorteil der Erfindung ergibt sich mit speziellen Aus­ bildungen dadurch, daß eine Brechbacke nach Maßgabe ihrer spezifischen Beanspruchung unterschiedliche Zonen zwischen Brechermaul und unterem Brechspalt mit zonenwei­ se unterschiedlichen Bestückungen mit Brechelementen 11 aufweisen kann.

Dies führt zu dem weiteren Vorteil, daß die Brechplatte nach Maßgabe von unterschiedlich beanspruchten Brechzonen in wenigstens zwei diesen entsprechende Einzelplatten 8, 9 gemäß Fig. 4 unterteilt ist und diese mit individuell unterschiedlicher Bestückung mit Brechelementen 11 ausge­ bildet sind. Wenn man beispielsweise davon ausgeht, daß im Bereich des Brechermauls eine vergleichsweise geringe Beanspruchung bei zunächst gröberem Brechgut vorherrscht, wogegen die höchste Beanspruchung im Brechspalt und da­ zwischenliegend eine mittlere Beanspruchung stattfindet, so kann man sich vorstellen, daß eine Brechbacke nach der Erfindung in drei Teilen ausgeführt ist, die mit jeweils unterschiedlichen Bestückungen versehen sind, wobei im Bereich des Brechspaltes die Bestückung mit Brechelemen­ ten am dichtesten sein kann.

Dabei sind dann, wie dies in der Fig. 4 rein schematisch angedeutet ist, die aneinander anschließenden Einzelplat­ ten 8, 9 an ihren gemeinsamen Stoßkanten 6, 7 mit Über­ griff 13 einander zugeordnet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ge­ mäß Darstellung in Fig. 3 die Trägerplatte 10a der Brechschwinge 1 dicker sein kann, als die Trägerplatte 10b des Brechbackenträgers 2. Dies entspricht den indivi­ duellen spezifischen Beanspruchungen und dient zugleich der weiteren Gewichtsentlastung eines z. B. mobilen Bac­ kenbrechers. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, daß die Trägerplatte 10a der Brecherschwinge 1 eine andere Be­ stückung mit Brechelementen 11 aufweist, als die Träger­ platte 10b des Brechbackenträgers 2. Weiterhin zeigt Fig. 3, daß in die Trägerplatten 10a, 10b Befestigungsstellen 15 in Form von Gewindebohrungen ein­ gebracht sein können.

Insgesamt ist der Gegenstand der Erfindung äußerst zweck­ mäßig und in vieler Hinsicht vorteilhaft, insbesondere für die Bestückung schnellaufender Hochleistungsbrecher in mobilen Aufbereitungsanlagen und löst insoweit in op­ timaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.

Claims (13)

1. Brechbacke zur Ausrüstung der Brecherschwinge (1) und des Brechbackenträgers (2) eines Backenbrechers, insbe­ sondere für verschleißarmes Zerkleinern von Naturgestein oder Bauschutt, sowie bevorzugt für schnellaufende Hochleistungsbrecher in mobilen Aufbereitungsanlagen, da­ durch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Trägerplat­ te (10) aus zäh-harten Stahl mit Bestückungen aus hochab­ riebfesten, unmittelbar gegen das Zerkleinerungsgut zer­ kleinerungswirksamen Brechelementen (11) aufweist, wobei die Trägerplatte (10) eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Brecherschwinge (1) bzw. dem Brechbackenträ­ ger (2) und den Brechelementen (11) herstellt, daß die Brechelemente (11) aus einem Werkstoff von deutlich höhe­ rer Festigkeit als die Trägerplatte (10) bestehen, und daß sie im Formschluß mit dieser durch Hartlötung verbun­ den sind.

2. Brechbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechelemente (11) aus Hartmetall bestehende Formkörper sind.

3. Brechbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brechelemente (11) Stellite oder Gußle­ gierungen auf Co-Cr-W-Basis sind.

4. Brechbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brechelemente (11) mit Co gesinterte Hartmetalle aus Wolframkarbid, Titankarbid oder Tantal­ karbid bzw. Sintermetalle aus deren Mischungen sind.

5. Brechbacke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial eine vergleichsweise dünnwandige, aus hochfestem Stahl bestehende und mit Aufnahme- oder Befestigungsstellen bzw. -elementen (15) ausgebildete Platte (10) ist, in die Einbettungen (12) für fit Formschluß einpaßbare Hartme­ tall-Brechelemente (11) eingearbeitet und diese darin mittels Hartlötung befestigt sind.

6. Brechbacke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (10) ein Formstück aus Gußstahl ist.

7. Brechbacke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (10) eine im Walzverfahren und bevorzugt im Schmiede-Walz­ verfahren (z. B. nach dem Sendzimir-Verfahren) herge­ stellte Walzplatte ist und etwa der Materialqualität 50 Cr V4 oder 60 SiCr 5 entspricht.

8. Brechbacke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestückung mit Hartmetall-Brechelementen (11) glatt oder profiliert aus­ gebildet ist.

9. Brechbacke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach Maßgabe un­ terschiedlicher spezifischer Beanspruchungen in unter­ schiedlichen Zonen zwischen Brechmaul und unterem Brech­ spalt zonenweise unterschiedliche Bestückungen mit Bre­ chelementen (11) aufweist.

10. Brechplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach Maßgabe von unterschiedlich beanspruchten Brechzonen in wenigsten zwei diesen entsprechende Einzelplatten (8, 9) unterteilt ist, und daß diese mit individuell unterschiedlicher Be­ stückung mit Brechelementen (11) ausgebildet sind.

11. Brechplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß aneinander anschließende Einzelplatten (8, 9) an ihren gemeinsamen Stoßkanten (6, 7) mit Übergriff (13) einander zugeordnet sind.

12. Brechplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (10a) der Brecherschwinge (1) dicker ist, als die Träger­ platte (10b) des Brechbackenträgers (2).

13. Brechplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (10a) der Brecherschwinge (1) eine andere Bestückung mit Brechelementen (11) aufweist, als die Trägerplatte (10b) des Brechbackenträgers (2).