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Die Erfindung betrifft einen Abstreifersystem für schnelllaufende Gurtförderbänder, einen geeigneten Gurtabstreiferblock, eine geeignete Schwenkvorrichtung sowie eine Kombination von Vor-Abstreifer und Nach-Abstreifer. Als Bezuggeber enthält die Erfindung auch das Gurtförderband und die Abwurftrommel. Als schnelllaufend sollen im folgenden alle Gurtförderbänder bezeichnet werden, die mit einer Geschwindigkeit von vier Metern pro Sekunde oder schneller betrieben werden.
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Gurtabstreifer werden für die verschiedensten Fördergüter und unter den unterschiedlichsten Förderbedingungen eingesetzt. Sie müssen auch bei sich schnell ändernden Guteigenschaften, etwa im Außenbereich bei einsetzendem Regen und fernab von Werkstätten, etwa bei der Rohstoffgewinnung, stets zuverlässig arbeiten, wobei lange Standzeiten gefordert werden. Ausfallzeiten sollen so kurz wie möglich gehalten werden, da in der Regel hohe Folgekosten aufgrund von Produktionsausfällen entstehen.
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Um die Durchsätze von Gurtförderern zu erhöhen, können im Grundsatz entweder die Gurte verbreitert oder schwerer beladen oder es kann die Gurtlaufgeschwindigkeit erhöht werden. Selbstverständlich können auch alle diese Maßnahmen parallel erfolgen. In allen diesen Fällen steigen dadurch die Anforderungen an die Gurtabstreifer, deren Aufgabe es ist, das Untertrum eines umlaufenden Gurtes sauber zu halten, nachdem das zu fördernde Gut an der Abwurftrommel des Gurtförderers abgeworfen worden ist.
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Einer Verbreiterung des Fördergurtes begegnet man auf Seiten der Gurtabstreifer üblicherweise dadurch, dass die Anzahl der auf einem Systemträger installierten Gurtabstreifermodule, die auch als Blöcke oder Abstreiffinger oder Kratzer bezeichnet werden, erhöht wird. Hierdurch lässt sich die durch die Verbreiterung entstehende Welligkeit des Gurtbandes gut ausgleichen.
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Eine Höherbeladung des Gurtes ist nur möglich, wenn das Fördergut während der Förderung und des dabei auftretenden systemimmanenten Ruckelns nicht seitlich herunterrutschen kann. Je loser das Gut dabei ist, desto weniger kann die Beladung gesteigert werden, klebriges, zum Verhaken neigendes Gut ist hier besser geeignet. Entsprechend größere Probleme bereiten dann aber die hierfür zu verwendenden Gurtabstreifersysteme. Es hat sich gezeigt, dass jedes der bekannten und bei mit normaler Geschwindigkeit laufenden Systeme Schwächen bei deutlicher Erhöhung der Gurtlaufgeschwindigkeit und der Gurtbeladung zeigt.
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Hierbei steigt der Impuls, der auf die Gurtabstreifermodule übertragen wird, linear, und die Stoßenergie quadratisch mit der Gurtlaufgeschwindigkeit an. Gurtabstreifermodule, die im Bereich der Abwurftrommel angeordnet sind, wirken üblicherweise schiebend und schneidend bzw. schälend. Das am Gurt noch anhaftende Gut trifft auf eine Schneide und wird „über“ Kopf geschoben. Hierbei wirkt der übertragene Impuls als zusätzliche Andrückkraft. Im Falle von Gurtfehlern oder sehr starken Anbackungen weicht der Gurtabstreifer aufgrund des Impulses üblicherweise radial nach außen aus und federt nach einer gewissen Zeit sanft zurück, damit kein Hack-Effekt seiner meistens scharfen Schneide auf den Gurt einwirkt. Mit zunehmenden Gurtlaufgeschwindigkeiten bewirkt dieser Impuls aber ein entsprechend weites Ausweichen und es dauert somit relativ lange, bis dieser Gurtabstreifer wieder in seiner Ausgangslage ist und weiter seine Abstreifarbeit verrichtet. Seine Spur auf dem Gurt bleibt in dieser Zeit ungereinigt. Sie kann viele Meter lang werden, was inakzeptabel ist.
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Wie weit das einzelne Gurtabstreifermodul ausweichen kann, hängt auch davon ab, ob es starr auf dem Systemträger montiert ist und somit, ob das Ausweichen eines einzelnen Moduls gleichzeitig auch zu einer Ausweichbewegung der unbeteiligten Module der übrigen Spuren führt.
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Die meisten weiteren Gurtabstreifersysteme setzen am Untertrum kurz hinter der Abwurftrommel an und wirken im Gegensatz zu den schiebenden Gurtabstreifern ziehend. Würde man die Gurtabstreifer fester andrücken, könnte das Gurtband nachgeben und Wellen bilden, was unerwünscht ist. Das Fördergut, das vom Untertrum des Fördergurts abgestreift wird, muss seine Richtung hierbei umkehren und fließt nach unten durch die Zwischenräume der Abstreifermodule ab. Hierbei drückt sein Impuls tendenziell den Abstreifer an den Gurt, zusätzlich wird er von einer Feder gegen den Gurt gedrückt. Mit zunehmender Geschwindigkeit und steigender Abstreifleistung neigt die Konstruktion zur Verstopfung, da die Zwischenräume dem größeren Volumenstrom nicht mehr gewachsen sind.
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In allen diesen Fällen wirken beim Auftreffen von Gurtfehlern oder stark anhaftendem Gut auf die Gurtabstreifer erhebliche Kräfte durch Stöße, deren kinetische Energie aufgefangen und abgeleitet werden muss. Diese Stöße wirken auch auf den Systemträger und die Aufhängungen. Sie wirken aber auch direkt auf die Schneiden an der Linie, an der die Schneidkanten an dem Gurt anliegen. Diese Schneidkanten sind aufgrund von Abrieb einer starken Abrasion und somit dem Angriff von Verschleiß ausgesetzt. Dem begegnet man üblicherweise durch Einsatz besonders harter, abriebfester Materialien, wie Hartmetall oder Keramik, damit möglichst lange Standzeiten erreicht werden. Leider verringert deren Härte aber gleichzeitig deren Zähigkeit und damit die Bruchfestigkeit, so dass sich bei höheren Geschwindigkeiten im Schneidenbereich ein Zielkonflikt ergibt: Man benötigt einerseits harte und spröde Materialien wegen des höheren Verschleißes, aber man braucht auch zähere Materialien für die größere Bruchfestigkeit und wegen der erforderlichen erhöhten Aufnahmefähigkeit und der Weiterleitung der höheren kinetischen Energien.
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Ein weiterer Zielkonflikt ergibt sich aus der Notwendigkeit, die kinetische Energie durch die Stöße aufzufangen. Üblicherweise wird eine solche Energie in Dämpfungselementen in Verformungsenergie umgewandelt. Problematisch ist dabei die Trägheit solcher Dämpfungen, die umso mehr ansteigt, je mehr Energie abgebaut werden muss. Dieser Trägheitsanstieg ist aber unerwünscht, da mit zunehmender Gurtlaufgeschwindigkeit auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Gurtabstreifer auf Stöße im selben Maß steigen und nicht sinken soll.
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Ein weiterer Zielkonflikt ergibt sich daraus, dass die höhere Stoßenergie im Falle von Gurtfehlern nicht zur Beschädigung des Gurtes führen darf. Würde man also höhere Federkräfte auf die Gurtabstreifer zum Andrücken sowie massivere Schneiden verwenden, um die höheren Stoßkräfte aufzufangen, wären die auftretenden Reaktionskräfte auf den Gurt ebenfalls erhöht und man liefe Gefahr, den Gurt ernsthaft zu beschädigen. Höhere Andrückkräfte der Gurtabstreifer auf den Gurt würden außerdem die Gurtreibung erhöhen, was höheren Antriebsaufwand und schnelleren Gurtverschleiß zu Folge hätte.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Erhöhung der Gurtlaufgeschwindigkeit wie auch der Gurtbeladung ermöglicht und die oben beschriebenen Zielkonflikte löst.
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Die Erfindung löst die Aufgabe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 mittels eines Abstreifersystems für den von einer Abwurftrommel gebildeten Umlenkbereich von schnelllaufenden Gurtförderbändern, umfassend
- • eine Abwurftrommel,
- • ein Gurtförderband,
- • mindestens einen einstellbaren und federnd gelagerten Systemträger quer zur Laufrichtung des Gurtförderbandes, an welchem einer oder mehrere Abstreifblöcke aus elastischem Material nebeneinander in austauschbarer Weise befestigt sind,
- • wobei jeder Abstreifblock eine Oberseite mit einer Schutzkappe aus Metall oder aufweist, die geeignet ist, nicht-schälend auf dem Gurtförderband anzuliegen und federnd an das Gurtförderband gedrückt zu werden,
- • der Systemträger über eine Trägerhalterung an beiden Seiten der Abwurftrommel drehbar um eine Träger-Drehachse aufgehängt ist, wobei
- • der Träger-Drehachse mittels einer Federvorrichtung ein vorgebbares Drehmoment aufgeprägt wird, welches entgegen der Drehrichtung der Abwurftrommel gerichtet ist,
- • und die Träger-Drehachse eine Drehung des Systemträgers um einen solchen Drehwinkel zulässt, dass eine Ausweichbewegung des Systemträgers mitsamt seiner Abstreifblöcke erfolgen kann,
- • wobei die eine Ebene, die von der Mittelachse der Abwurftrommel und der Andrücklinie aufgespannt wird, die andere Ebene, die an der Andrücklinie auf die Oberseite der Abstreifblöcke angelegt wird, in einem spitzen Winkel (γ) schneidet,
- • und wobei die andere Ebene dabei unterhalb der Mittelachse der Abwurftrommel verläuft.
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Unter Andrücklinie wird dabei der Ort verstanden, an dem jeder Abstreifblock das Gurtförderband berührt. Während des Betriebs und mit zunehmendem Verschleiß, der für jeden der einzelnen Abstreifblöcke auch unterschiedlich sein kann, ist diese Andrücklinie nicht notwendigerweise eine Gerade und die aufgespannte Ebene ist in praktischen Fällen meist ein Ebenenbündel, wobei der oben beschriebene Zusammenhang aber für alle diese Ebenen, sofern sie nicht zusammenfallen, auch einzeln gilt.
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Auf diese Weise kann der Abstreifer grobe Verschmutzungen sowie auch große Mengen an Verschmutzungen sicher vom Gurtband abstreifen. Die einzelnen Merkmale bewirken dabei folgendes:
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Die Abstreifblöcke sind aus elastischem Material geformt. Wichtig ist, dass es sich hierbei nicht um schlanke Abstreiffinger handelt, wie sie beispielsweise in der
DE 198 59 263 A1 beschrieben werden, sondern um massive und tiefe Blöcke aus elastischem Material. Diese Abstreifblöcke können über ihre Deformation bei energiereichen Stößen bereits einen großen Teil der kinetischen Energie abbauen, ohne dass ein Ausweichen des gesamten Systemträgers erforderlich ist.
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Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Kopfteilen solcher Abstreifblöcke beschrieben, wobei beispielhaft auf die
DE 602 25 704 T2 verwiesen wird. Bei jener Schrift reicht das Kopfteil bis zur Andrücklinie auf dem Gurt und wirkt schälend, gegenüber der Tangente an der Andrücklinie weist jenes Kopfteil einen spitzen Winkel auf. Legt man auf die Oberseite der Andrücklinie eine Ebene an, die durch die Andrücklinie verläuft, liegt diese Ebene dabei oberhalb und nicht unterhalb der Mittelachse der Abwurftrommel.
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Gegenüber dem Stand der Technik soll das Kopfteil jedoch lediglich einen Schutz vor aufprallendem Fördergut sowie für eine bessere Verteilung der Stoßkräfte und der Stoßenergie sorgen und ist daher als eine Art Schutzkappe ausgeprägt. Es ist auch nicht erforderlich, dass große Andruckkräfte die Gurtabstreiferblöcke gegen den Gurt drücken, ein loses Anlegen an den Gurt ist ausreichend, und es ist nicht vorgesehen, dass sich eine scharfe Schneide bildet. Während bei niedrigen Gurtgeschwindigkeiten die Schälwirkung des Gurtabstreifers notwendig ist, unterstützt bei hohen Gurtgeschwindigkeiten die Zentrifugalkraft während des Umlenkvorgangs die Schälwirkung so erheblich, dass eine Ablösung der Verunreinigungen aufgrund der Stoßenergie meist allein durch deren Aufprall auf die Schutzkappe erfolgen kann, also durch Abschlagen. Insofern ist der zugrundeliegende technische Effekt von dem eines schälenden Gurtabstreifers verschieden.
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Sofern aber ein Gurtfehler oder eine Unebenheit des Gurtes dazu führt, dass ein Ausweichen erfolgen muss, bewirkt zunächst die Verformung des einzelnen Gurtabstreiferblocks den Abbau der übertragenen Energie, indem sich das Modul als Ganzes stark deformiert. Erst wenn diese Deformationen zu stark werden, weicht der ganze Systemträger aus.
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Dieses Ausweichen erfolgt auf eine bestimmte Weise. Es erfolgt als Schwenken um eine Träger-Drehachse, die in einer zweiteiligen Trägerhalterung gelagert ist, wobei an jeder der Seiten der Abwurftrommel je ein Teil der Trägerhalterung positioniert ist. Jedes der beiden Teile der Trägerhalterung weist ein Festlager auf, wobei die beiden Festlager der beiden Teile nicht symmetrisch zueinander an den beiden Seiten der Abwurftrommel liegen müssen. Lediglich die Träger-Drehachse muss fluchten.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Träger-Drehachse in der Tangente des Abstreifpunktes der Abwurftrommel angeordnet ist. In diesem Fall sind geringere Schwingungen zu beobachten. Die Träger-Drehachse kann jedoch auch davor oder dahinter angeordnet werden.
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An der Trägerhalterung ist eine Federvorrichtung angebracht, die mit dem Systemträger über einen Hebelarm verbunden ist. Sie wirkt den Kräften, die beim Ausweichen des Systemträgers auftreten, entgegen, ferner hat sie die Aufgabe, weitere Energie abzubauen. Diese Federvorrichtung besitzt vorteilhafte Ausführungsformen. Vorzugsweise weist sie auf
- • eine Spiralfeder, die als Einstellfeder wirkt
- • eine Gummifeder, die als Dämpfungsfeder wirkt
- • einen gestufter Federbolzen, der als Zugstange ausgebildet ist und der an seinem einen Ende mit der Trägerhalterung verbunden ist und an seinem anderen Ende eine Einstellmöglichkeit für einen Anschlag aufweist,
- • wobei der Anschlag geeignet ist, das eine Ende der Einstellfeder aufzunehmen
- • am anderen Ende der Einstellfeder ein weiterer Absatz angebracht ist, der die Einstellfeder mit der Dämpfungsfeder verbindet,
- • am Federbolzen ein Anschlag zwischen Einstellfeder und Dämpfungsfeder angebracht ist, der den Federweg der Einstellfeder begrenzt und bei Erreichen dieser Begrenzung an die eine Seite der Dämpfungsfeder drückt,
- • die Dämpfungsfeder am anderen Ende eine Aufnahme zur Fixierung an der Trägerhalterung aufweist.
- • auf der anderen Seite der Fixierung an der Trägerhalterung ein Begrenzungsabsatz am Federbolzen angebracht ist, der eine Bewegung des Federbolzens in Richtung der Federn begrenzt.
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Um die Vorspannung der Federvorrichtung bereits ab Werk einstellen zu können, kann an der Aufnahme zur Fixierung ein wegschwenkbares Distanzelement zwischen Fixierung und Absatz angebracht werden.
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In diesem Fall kann die Federvorrichtung mitsamt der Trägerhalterung und des Systemträgers mit den Gurtabstreiferblöcken vorgespannt werden, indem man die Einstellmöglichkeit, die beispielsweise als Gewinde mit Muttern ausgeführt werden kann, etwas vorspannt, den Systemträger mit der Trägerhalterung so montiert, dass die Gurtabstreifer lose am Gurtförderband anliegen und dann das wegschwenkbare Distanzelement löst und wegschwenkt. Die Einstellfeder drückt dann an das Gurtförderband.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Andruckkraft hierbei möglichst niedrig zu wählen, um den Verschleiß möglichst gering zuhalten. Während des Verschleißes zieht die Feder die Gurtabstreiferblöcke nach, bis der Begrenzungsabsatz ein weiteres Nachziehen verhindert. Die Distanz zwischen Begrenzungsabsatz und Fixierung wirkt dabei als Verschleißreserve.
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Die Funktion im Betrieb ist dabei die folgende: Zunächst wird das Drehmoment durch den Abstreiferblock auf die Achse des Systemträgers übertragen und von dort auf die Trägerhalterung, die dadurch um die Träger-Drehachse gedreht wird. Die Federvorrichtung wird durch die Einstellfeder und die Dämpfungsfeder gebildet und fängt das Drehmoment schrittweise ab. Hierbei wird zunächst die Einstellfeder betätigt, die den Andruck des Abstreiferblocks an den Gurt bestimmt. Diese Einstellfeder ermöglicht ein besonders schnelles und weites Ausweichen, was aufgrund der hohen Gurtlaufgeschwindigkeit erforderlich ist. In einem zweiten Schritt wird durch eine Dämpfungsfeder, die typischerweise aus Gummi oder Polyurethan gefertigt ist, eine weitere Federung unter sehr starker Dämpfung ausgeführt, die Ausweichweite wird hierbei stark eingeschränkt. Die Dämpfung des zweiten Schritts hat dabei die Aufgabe, die erhebliche kinetische Energie, die auf den Federmechanismus übertragen wird, möglichst umfassend abzubauen, damit die Belastungen auf die Konsole, an der die Träger-Drehachse und die Fixierung der Federvorrichtung einwirken, weder zu plastischen Verformungen noch zu längerem Ausschwingen führen.
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Beim Zusammendrücken der Einstellfeder im Falle eines Ausweichvorgangs schiebt die der Dämpfungsfeder zugewandte Seite der Einstellfeder den Absatz der Dämpfungsfeder nach oben. Dieser Absatz der Dämpfungsfeder greift unten an die Dämpfungsfeder an und drückt sie gegen die Fixierung zusammen. Die Fixierung verbindet die Feder mit der Konsole. Die Federlänge der Dämpfungsfeder ist vergleichsweise kurz, was das Rückfedern des Ausschwenkvorgangs insgesamt beschleunigt und dazu führt, dass der Abstreiferblock schon nach sehr kurzer Zeit wieder am Gurt anliegt.
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Statt der oben genannten Ausführungsform können die Positionen von Einstellfeder und Dämpfungsfeder auch vertauscht werden, auch ist es möglich andere übliche Materialien zu verwenden oder weitere Dämpfungselemente wie hydraulische oder pneumatische Dämpfer alternativ oder zusätzlich zu verwenden.
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Bezüglich der Anordnung an der Abwurftrommel wird die Andrücklinie typischerweise in Vier-Uhr-Position angeordnet, wenn man davon ausgeht, dass die Abwurftrommel im Urzeigersinn dreht. Bei hohen Gurtlaufgeschwindigkeiten wird der größte Teil des abgeworfenen Fördergutes bereits in Ein- oder Zwei-Uhr-Position abgeworfen und es ist zweckmäßig, wenn dieser Strom des abgeworfenen Fördergutes nicht auf ausweichende Gurtabstreiferblöcke bzw. den Systemträger auftrifft.
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Für die Anordnung der Schwenkvorrichtung ist es erforderlich, dass die Träger-Drehachse fluchtet und dass die Hebel und Federvorrichtungen auf beiden Seiten der Abwurftrommel gleich sind. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Aufhängungen sowie die Befestigung der Konsolen symmetrisch sind. Je nach den örtlichen Gegebenheiten können Feder und Trägerhalterung auch beliebig um die Träger-Drehachse verdreht montiert werden, und zwar an beiden Seiten verschieden, was vor allem bei Nachrüstungen von zuvor langsam laufenden Gurtförderern im Rahmen einer Durchsatzertüchtigung bei beengten Verhältnissen für die Montage vorteilhaft ist.
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Weitere Ausgestaltungen betreffen die Abstreifblöcke.
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Ein Abstreifblock besteht funktional aus vier Teilabschnitten:
- a) Einer Befestigung am Systemträger,
- b) einem darüber anschließenden Quader-förmigen Dämpfungsabschnitt,
- c) darüber einem sich verjüngenden, trapezförmigen Biegeabschnitt,
- d) und darüber einer Schutzkappe.
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Diese vier Teilabschnitte können entweder ineinander übergehen oder aus einzelnen Teilen bestehen, die mit form- und kraftschlüssigen Methoden zusammengefügt sind.
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Der Biegeabschnitt läuft nicht spitz zu, sondern ist auf seiner Oberseite mit einer Fläche ausgestattet, wobei diese Fläche nach innen hin, zum Mittelpunkt der Umlauftrommel gesehen, leicht abschüssig geneigt ist. Die Schutzkappe deckt diese obere Fläche wenigstens zum Teil ab und erstreckt sich über einen Teil der äußeren Seite des Biegeabschnittes. An dieser äußeren Seite des Biegeabschnittes ist sie typischerweise mit Schraubverbindungen an ihr befestigt.
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Die form- und kraftschlüssige Verbindung der Dämpfungsmaterialien und der Schutzkappe ist grundsätzlich problematisch. Die Verformungen der Dämpfungsmaterialien können mehrere Zentimeter betragen, während sich eine Schutzkappe aus Hartmetall oder Edelstahl praktisch nicht verformt. Bei normalen Schraubverbindungen ergeben sich aufgrund der Querkontraktion bei der Dehnung und Stauchung der elastischen Dämpfungsmaterialien Spalten, in die Abstreifgut hineingelangen könnte, was zu erheblichen lokalen Spannungen mit nachfolgender Rissbildung führen kann. Außerdem vibrieren die Abstreiferblöcke ständig aufgrund der Reibungsanregung durch den Gurt, was auf die nicht-schälende Anordnung zurückzuführen ist, und was zur Lockerung üblicher Schraubverbindungen führt. Der Verbindung zwischen der Schutzkappe und den Dämpfungsmaterialien ist daher besondere Aufmerksamkeit zu schenken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die Schutzkappe winklig ausgeführt wird, wobei die Oberseite auch mehrteilig sein kann, etwa aus Edelstahl gefertigt ist und eine Aufnahme für eine Hartmetallkante aufweist. Während der obere Bereich nach außen leicht ansteigt oder abschnittsweise rund ausgeführt ist, schützt eine abgewinkelte Rückseite die Dämpfungsmaterialien vor auftreffendem Fördergut. An der Innenseite dieser Schutzkappe sind Hülsen eingeschweißt, typischerweise zwei oder drei pro Abstreiferblock, je nach Größe und Breite des Blocks. Die Hülsen weisen in ihrem Inneren teilweise ein Innengewinde auf. Die Dämpfungsmaterialien der Abstreifblöcke weisen entsprechende Bohrungen auf, in die die Hülsen formschlüssig hineingesteckt werden können. Diese Bohrung weisen an der Innenseite einen Absatz auf, auf den ein Sicherungsring gelegt werden kann. Von innen werden die Hülsen dann festgeschraubt, wobei als Schrauben bevorzugt Dehnschrauben und als Sicherungsringe bevorzugt Nordlock-Ringe zum Einsatz kommen. Beim Festschrauben mit definierten Kräften kann das Dämpfungsmaterial dabei so unter Vorspannung gesetzt werden, dass ein Abheben der Schutzkappe unter Durchbiegung sicher unterbunden wird.
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Die Funktion des einzelnen Abstreifblockes ist dabei folgende: Im Normalbetrieb liegt das obere Ende des Biegeabschnittes am Gurt locker an. Beim Auftreffen einer Anbackung auf dem Gurt auf das obere Ende bewirkt die Schutzkappe, dass die Relativbewegung zu einem kraftvollen Stoß auf die Anbackung führt. Da die kinetische Energie mit dem Quadrat der Gurtlaufgeschwindigkeit anwächst, wird durch diesen Stoß bei hohen Gurtlaufgeschwindigkeiten eine erhebliche Verformungsenergie in die Anbackung übertragen, was in der Regel ausreicht, um die Adhäsionskräfte an den Gurt zu überwinden. Durch den übertragenen Impuls und die hohen Fliehkräfte werden diese abgetrennten Anbackungen nach oben-außen abgesprengt, quasi weggeboxt. Die Schutzkappe hat dabei die Funktion, dass der Biegeabschnitt gegen spitzes Abstreifgut geschützt wird und dass die kinetische Stoßenergie auf die gesamte Breite des Abstreiferblocks verteilt wird. Außerdem hält ihre träge Masse im Normalfall die Auslenkungen des Gurtabstreiferblocks klein.
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Die Reaktionskraft des stumpfen Stoßes beim Aufprall des Abstreifgutes drückt den Biegeabschnitt dabei zunächst zusammen und gleichzeitig leicht aufgrund des Impulses gegen den Gurt, was den Andruck leicht erhöht und zu einer Biegung des Biegeabschnitts führt, dessen Krümmung der Krümmung der Abwurftrommel gleichgerichtet ist. Die vom Abstreifblock aufgenommene Energie aufgrund der der Reaktionskräfte wird dann in sehr kurzer Zeit, im praktischen Fall handelt es sich dabei um einzelne Millisekunden, durch die elastische Verformung von Biegeabschnitt und Dämpfungsabschnitt abgebaut. Während der Verformung verbleibt das obere Ende des Biegeabschnitts am Gurt und es entstehen keine ungereinigten Abschnitte.
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Da im oberen Ende des Biegeabschnitts aber absichtlich keine schälende Wirkung erzeugt wird, stellt sich auf der Reinseite des Abstreifblockes stets ein verbleibender dünner Film auf dem Fördergurt ein, der sich in ungünstigen Fällen auch zu einer Kruste aufbauen kann. Aus diesem Grund können auf der Innenseite des Biegeabschnitts, also an der dem Gurt zugewandten Seite des Abstreifblocks, auch keilförmige, schrägverlaufende Leitnuten oder Leitdämme angeordnet werden, die derartige Verkrustungen bei der Verbiegung aufbrechen und nach unten ableiten können. Eine andere Wirkung des sich einstellenden Films ist, dass die Oberkante des Abstreifblocks keine scharfe Kante ausbilden kann, sondern dass sich im laufenden Betrieb durch Abrasion eine leicht gerundete Kante einstellt, die die Gurtoberfläche beim schnellen Zurückfedern nicht beschädigen kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gurtabstreifern ist diese abstumpfende Wirkung also nicht unerwünscht.
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Beim Auftreffen von Gurtfehlern, also solchen Stellen, die nicht abgesprengt oder zerstört werden können und sollen, ändert sich die Funktion des Abstreifblocks. Sobald ein Hindernis die Oberseite des Biegeabschnitts passiert, wird der gesamte Abstreifblock zusammen mit dem Systemträger und allen anderen auf dem Systemträger montierten Abstreifblöcken nach außenunten verlagert. Der Biegeabschnitt verbiegt sich dabei stark in die andere Richtung, im Vergleich zur Biegerichtung bei abstoßbaren Anbackungen, wobei die sich ergebende Krümmung entgegen der Gurtkrümmung umkehren kann, und seine Bogenspannung wird als Drehmoment bis zur Aufhängung am Systemträger übertragen. Die Aufhängung am Systemträger ist aus diesem Grund so gestaltet, dass ein Drehmoment auf den Systemträger übertragen werden kann.
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Das übertragene Drehmoment führt zu einer entsprechenden Drehung des Systemträgers um eine Drehachse. Die Feder ist dabei, wie bereits oben beschrieben, mindestens zweistufig ausgeführt. In einer ersten Stufe wird die Andruckkraft eingestellt, über die der Systemträger die Abstreifblöcke gegen den Gurt drückt. Sobald im Falle eines Gurtfehlers ein Ausweichen des Systemträgers durch einen der Abstreifblöcke erzwungen wird, bewirkt der Federweg eine dem Federweg entsprechende Auslenkung des Systemträgers. Der Anschlag, der die Einstellfeder begrenzt, ist dabei so platziert und dimensioniert, dass er die maximal mögliche Öffnungsweite der Gurtabstreiferblöcke definiert. Dadurch wird gewährleistet, dass die größtmöglichen Gurtfehler noch sicher passieren können, andererseits die Gurtabstreifer aber nicht so weit ausgelenkt werden, dass zwischen Beginn der Auslenkung und dem Wiederanlegen an den Gurt eine zu große ungereinigte Fläche des Gurts entsteht. Der Ausschwenkvorgang einschließlich des Zurückschwenkens dauert dabei üblicherweise zwischen 30 und 40 Millisekunden. Bei einer Gurtlaufgeschwindigkeit zwischen 6 und 8 m/s ergibt sich damit ein ungereinigter Nachlauf von nur 0,18 bis 0,32 Metern.
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Die Abstreifblöcke werden üblicherweise aus Polyurethan oder aus Gummi gefertigt. Hierbei wird bevorzugt eine Shore-Härte von 90 angestrebt bzw. ausgewählt. Typische Abmessungen sind eine Breite von 10 bis 20 cm, eine Tiefe des Dämpfungsteils von 8 bis 10 cm, eine Tiefe der oberen Fläche des Biegeteils von 4 bis 5 cm und eine Gesamthöhe von 25 bis 35 cm, vom Systemträger aus gemessen.
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Die Abstreifblöcke werden vorzugsweise gegossen, hierbei können auch Verstärkungen oder Federelemente integriert werden. Ferner können auf der dem Gurt zugewandten Oberfläche Ableitstrukturen eingeformt werden, um den Aufbau von Verkrustungen zu verhindern.
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Die Befestigung am Systemträger erfolgt dabei entsprechend bekannter Technologie. Dabei wird eine Leiste mit Aussparungen am Systemträger angebracht, so dass sich ein Nut-FederSystem mit den Abstreifblöcken ergibt. Mittels eingesteckter Hülsen-Schraubsystemen ist eine Verbindung analog der Verbindung der Schutzkappe vorzunehmen, wobei die Verbindungen gegen Losdrehen aufgrund von Schwingungen entsprechend analog zu sichern ist.
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Abmessungen und Materialien müssen auf die hohen Gurtlaufgeschwindigkeiten abgestimmt werden. Einerseits soll der Abstreiferblock bei stumpfen Stößen großen Widerstand leisten und sich möglichst wenig von der Gurtoberfläche lösen. Wenn allerdings echte Hindernisse auftreten, soll der Abstreifblock sofort ausweichen. Diese beiden Forderungen widersprechen sich, um zwar umso mehr, je höher die Gurtlaufgeschwindigkeit ist. Einerseits bedeutet der quadratische Anstieg der kinetischen Energie mit der Gurtlaufgeschwindigkeit, dass dem Impuls- und Energieabbau schon aus Stabilitätsgründen mehr Eigenmasse der Gurtabstreifer entgegengesetzt werden muss, andererseits muss der Gurtabstreiferblock innerhalb einer Millisekunde zwei völlig unterschiedliche Reaktionen ermöglichen und darf daher keine zu große Trägheit entwickeln. Er muss inhärent augenblicklich entscheiden können, ob das Hindernis kraftvoll abgeräumt werden kann oder muss, oder nicht.
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Verschiedene Abstreifer mit ähnlichem Aufbauten und Anordnungen wie der Abstreifer aus der vorliegenden Erfindung sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise offenbart die
CN 18 50 359 A einen Abstreifer 1, der auch aus mehreren Blöcken bestehen kann, und der schiebend an die Abwurftrommel 11 des Gurtbandes an den Gurt gedrückt wird, wobei der Abstreifer 1 auf einem Träger 2 befestigt ist, und der Träger 2 an einer Verlagerung befestigt ist, und eine Feder 6 in einem Gehäuse 9 gelagert und durch ein Gewinde 7 sowie eine Verbindungsstange 8 so einstellbar ist, dass der Abstreifer an den Gurt gedrückt wird. Hierbei ist die Feder 6 offenbar im Neuzustand des Abstreifers unter Spannung so eingestellt, dass der Abstreifer 1 an den Gurt gedrückt wird. Während des Verschleißens des Abstreifers zieht die Feder 6 nach unten und sorgt dafür, dass der Abstreifer 1 stets an den Gurt gedrückt wird. Die Verbindung mit dem Gewinde 7 und der Verbindungsstange 8 ermöglicht nur eine minimale Nachführung des Abstreifers 1. Aufgrund der Konstruktion ist es hier nicht vorgesehen und auch nicht möglich, dass der Abstreifer ausschwenkt, um einem Hindernis auf dem Gurt auszuweichen.
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Auch die
CN 102 826 363 A beschreibt einen Abstreifer, aufweisend einen Abstreifer 9, der auch aus mehreren Blöcken bestehen kann, und der schiebend an die Abwurftrommel 11 des Gurtbandes 12 an den Gurt gedrückt wird, wobei der Abstreifer 9 auf einem Träger 8 befestigt ist, und der Träger 8 an einer Verlagerung 2 befestigt ist, und eine Feder 6 an der Verlagerung derart befestigt ist, dass die Feder 6 den Hebelarm 11 drückt. Da der Hebelarm 11 mit dem Abstreifer 9 auf dem Träger 8 fest verbunden ist, wird der Abstreifer 9 über den verschiebbaren 3 infolge der Hebelwirkung an den Gurt 12 gedrückt. Hier ist die Feder 6 im Neuzustand des Abstreifers auch so eingestellt, dass der Abstreifer 9 an den Gurt drückt. Während des Verschleißens des Abstreifers drückt die Feder 6 nach und sorgt dafür, dass der Abstreifer 9 stets an den Gurt gedrückt wird. Aufgrund der Konstruktion ist es hier auch nicht vorgesehen oder möglich, dass der Abstreifer ausschwenkt, um einem Hindernis auf dem Gurt auszuweichen. Insgesamt scheint der Aufbau des Abstreifers empfindlicher, da z.B. der Hebelarm 11 verschmutzen und blockieren könnte.
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Die Gebrauchsmusterschrift
DE 89 14 732 U1 offenbart einen weiteren Kopfabstreifer, der zwei Drehachsen aufweist, die parallelogrammartig miteinander verbunden sind, wobei die beiden Drehachsen innerhalb der Querschnittsfläche der Abwurftrommel in Sechs- bis Acht-Uhr-Position angeordnet sind. Durch einen Federmechanismus wird der Abstreifer nach dem Ausschwenken wieder an den Gurt zurückgefedert. Der gezeigte Federmechanismus ist allerdings nicht in der Lage, sich selbsttägig bei Verschleiß der Abstreifkanten entsprechend auszurichten.
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Keine der Vorrichtungen im Stand der Technik ist aber im Stande, die Aufgabe der Erfindung zu lösen. Hohe Standzeiten erreicht man trotz hoher Laufgeschwindigkeit dadurch, dass der Abstreifer Hindernissen auf dem Gurtband elastisch ausweicht. Die Wahl der Drehachse ist hierbei entscheidend für die elastische Deformation der Abstreifblöcke, und bestimmt die Belastung sowie die erreichbaren Standzeiten.
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Der erfindungsgemäße Abstreifer ist besonders gut geeignet als Vorabstreifer in Kombination mit einem Nach-, Haupt- oder Feinabstreifer, etwa wie er in der, wie er beispielsweise in der
EP 2 941 394 B1 , der
EP 2 212 224 B1 und in der
WO 2015/165577 A1 beschrieben ist. Es ergibt sich eine optimale wirtschaftliche Lösung, denn diese Kombination erhöht sowohl die Lebensdauer des einfachen Abstreifers aus vorliegender Erfindung als auch die des Haupt- oder Feinabstreifers. Eine derartige Kombination wird auch in der
US 5,016,746 A bereits beschrieben, wobei sich die dort vorgestellte Kombination aber nicht für hohe Gurtlaufgeschwindigkeiten eignet, weil statt einer Vielzahl von Vorabstreiferblöcken nur ein einziger Block Verwendung findet, dessen Systemträger nicht ausschwenken kann, und dessen Oberseite in einem spitzen Winkel am Gurt anliegt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt eine Übersicht eines erfindungsgemäßen Gurtabstreifers.
- 2a zeigt eine Seitenansicht des am Gurtförderband anliegenden Gurtabstreifers.
- 2b zeigt eine Seitenansicht des vorgespannten Gurtabstreifers.
- 2c zeigt eine Seitenansicht der Vorspannsicherung des Gurtabstreifers.
- 2d zeigt eine Seitenansicht des verschlissenen Gurtabstreifers.
- 3 zeigt eine Seitenansicht des ausgeschwenkten Gurtabstreifers.
- 4 zeigt Vorabstreifer und Nachabstreifer.
- 5a zeigt einen Abstreifblock mit einer Bestückung.
- 5b zeigt den Anstellwinkel eines Abstreifblocks an den Gurt.
- 5c zeigt einen weiteren Abstreifblock.
- 5d zeigt eine Befestigung der Schutzkappe am Abstreifblock.
- 5e zeigt eine Befestigung des Abstreifblocks am Systemträger.
- 5f zeigt den unter Spannung montierten Abstreifblock.
- 5g zeigt den Anstellwinkel eines Abstreifblocks an den Gurt.
- 6a zeigt einen Gurtabstreifer, wie Abstreifgut vom Gurt entfernt wird.
- 6b zeigt einen Gurtabstreifer, der sich unter Last zusammenbiegt.
- 7a,d zeigen jeweils einen Gurtabstreifer kurz vor dem Auftreffen eines Gurtfehlers.
- 7b,e zeigen jeweils einen Gurtabstreifer beim Auftreffen eines Gurtfehlers.
- 7c,f zeigen jeweils das Ausweichen eines Abstreifblocks beim Passieren eines Gurtfehlers.
- 8a,b zeigen jeweils die Schwenkbewegung beim Ausschwenken und Zurückfedern eines Abstreifblocks.
- 8b zeigt die Schwenkbewegung beim Ausschwenken und Zurückfedern eines Abstreifblocks.
- 9a,b zeigen je eine zweistufige Federung mit Dämpfung der Ausschwenkvorrichtung.
- 9c zeigt die Federvorrichtung 6 detailliert.
- 10a,b,c,d zeigen 4 beispielhafte Anordnungen des Abstreifersystems.
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1 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Gurtabstreifers in einer Übersicht. Mehrere Abstreifblöcke 2 sind auf einem Träger 3 befestigt, und der Träger 3 ist mit einer Trägerhalterung 4 an beiden Seiten des Gurtförderers an der Träger-Drehachse 5 drehbar aufgehängt, wobei die Träger-Drehachse 5 in einer Konsole 8 gelagert ist. Eine Federvorrichtung 6 ist über die Trägerhalterung 4 und eine mit der Träger-Drehachse 5 an der Konsole 8 gelenkig befestigt. Dabei sind die Konsolen 8 mit der Gurtbandgerüstkonstruktion fest verbunden und die Federvorrichtung 6 ist in einer Fixierung 11 drehbar an der Konsole 8 befestigt. Die Konsole 8 sowie die Federvorrichtung 6 können in einem Gehäuse eingehüllt sein, damit sie vor den vom Gurt abfallenden Schmutzpartikeln geschützt sind.
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2a zeigt den Abstreifer im Neuzustand. Im Neuzustand entspricht die Andruckstelle der Abstreifblöcke 2 auf dem Gurt der Drei-Uhr-Position ohne Vorspannung. Die Abstreiferblöcke 2 liegen lose am Fördergurt an.
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2b zeigt den Abstreifer im Neuzustand mit Vorspannung. Die Einstellmuttern 32 der Zugstange 9 wurden hierbei etwas angezogen. Die Andruckkraft der Abstreiferblöcke ergibt sich aus der Federkraft der Einstellfeder und den Hebelübersetzungen der Trägerhalterung 4 um die Träger-Drehachse 5.
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2c zeigt den Abstreifer im Neuzustand mit Vorspannung und Vorspannsicherung 34. Die Vorspannsicherung 34 wird hierfür im Ausschnittdetail gezeigt. Die Distanz, die sie auf der Zugstange 9 sichert, entspricht der Verschleißreserve 7, diese lässt sich im Neuzustand ermitteln und entsprechend einstellen. Sobald das Abstreifersystem montiert ist und die Abstreifblöcke spannungsfrei am Fördergut anliegen, wird die Vorspannsicherung 34 gelöst und ausgeschwenkt. Die Federvorrichtung kann dann Zugspannung aufbauen und auf die Andrücklinie der Gurtabstreifer übertragen.
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2d zeigt den Abstreifer im verschlissenen Zustand, hierbei ist die Verschleißreserve 7 vollständig aufgebraucht. Der Abstreifer liegt ohne Andruck am Gurtförderband an und muss ausgetauscht werden.
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3 zeigt den Abstreifer in der Ausweichstellung. Bei eventuellen Stößen von größeren Hindernissen wie Gurtverbindern oder Gurtfehlern dreht der Träger 3 mitsamt seiner Abstreifblöcke 2 um die Träger-Drehachse 5 gegen den Federdruck der Feder in Drehrichtung der Abwurftrommel 1, und schwenkt augenblicklich aus, um den Hindernissen auszuweichen. Anschließend schwenkt er durch die sich wieder entspannende Feder in seine ursprüngliche Stellung zurück, und die Abstreifblöcke 2 werden wieder federnd gegen den Gurt angedrückt. Bei kleinen und abstreifbaren Hindernissen bewirkt die elastische Verformung der Abstreifblöcke bereits ein ausreichendes Ausweichen, ohne dass die Träger-Drehachse mit den anderen Abstreifblöcken vom Gurt abgehoben werden muss.
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Bei einer hohen Laufgeschwindigkeit des Gurts findet der gesamte Ausschwenkvorgang im Zehntelsekundenbereich statt, während die elastische Verformung der Abstreifblöcke, die den Ausschwenkvorgang einleitet, im Millisekundenbereich abläuft. Trotz einer hohen Gurtlaufgeschwindigkeit bleiben daher die aufgrund von Hindernissen ungereinigten Gurtteile gering.
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4 zeigt einen Abstreiferblock 2 mit einer alternativen Trägerhalterung und Federung in seiner Funktion als Vorabstreifer zusammen mit einem typischen Nachabstreifer. Die beiden Abstreifer bilden hierbei ein System für hohe Gurtlaufgeschwindigkeiten. Während der Vorabstreifer die groben Verschmutzungen vom Gurt stößt und dabei systembedingt Reste an Verschmutzungen am Gurt belässt, liegt der Nachabstreifer ziehend-schälend am Gurt an und übernimmt die Feinreinigung. Hierbei liegt der Vorabstreifer direkt an der Abwurftrommel an, die ein elastisches Ausweichen des Gurtes nicht zulässt. Auch aus diesem Grund sind kaum Andrückkräfte des Vorabstreifers an den Gurt erforderlich, es ist lediglich sicherzustellen, dass kein Zwischenraum zwischen Vorabstreifer und Gurt entstehen kann. Die geringen Andruckkräfte wirken dabei stark verschleißmindernd. Vom Nachabstreifer müssen danach nur noch geringe Restmengen abgeschält werden, vor allem die bei hohen Gurtlaufgeschwindigkeiten auftretenden enormen Belastungen durch grobes Gut treten wegen des Vorabstreifers beim Nachabstreifer nicht mehr auf. Der Nachabstreifer kann deshalb besonders leicht, d.h. mit geringen trägen Massen im Schneidenbereich, ausgelegt werden, was einerseits zu einem herausragenden Reinigungsergebnis führt und andererseits stark verschleißverringernd ist. Auch hier ist nur ein geringer Andruck an den Gurt erforderlich, der sonst auch, da er im Untertrum frei hängt, ausweichen könnte. Auf diese Weise können die Standzeiten, die üblicherweise auf die Laufkilometer bezogen werden, so deutlich gesteigert werden, dass die Betriebsdauer zwischen verschleißbedingten Wechseln von Gurtabstreifermodulen trotz der Erhöhung der Gurtlaufgeschwindigkeit konstant gehalten oder sogar verlängert werden kann.
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5a zeigt einen Abstreifblock
2 und eine Bestückung
10, wobei die Bestückung
10 mit vorgesehenen Bohrungen zum Befestigen auf dem Abstreifblock
2 versehen sind. Idealerweise ist die Bestückung
10 aus verschleißfestem Hartmetall oder Edelstahl hergestellt, die an der Oberseite des Abstreifblocks angebracht ist. Zu erkennen sind die vier funktionellen Abschnitte des Abstreifblocks
2: Die Systemträgerbefestigung
13 erfolgt nach herkömmlichen Methoden, wie sie beispielsweise in der
DE 198 56 338 B4 beschrieben ist. Darüber befindet sich der Dämpfungsabschnitt
14, der bei hohen Gurtlaufgeschwindigkeiten die wichtige Funktion hat, die kinetische Energie der Stöße des angebackenen Guts abzubauen. Dieser Dämpfungsabschnitt 14 wird vorwiegend federnd auf Stauchung belastet. Darüber befindet sich der Biegeabschnitt 15, bei dem sich der Querschnitt verjüngt, außerdem kann der Biegeabschnitt
15 leicht in Richtung der Abwurftrommel
1 geneigt sein. Dieser Biegeabschnitt ist so ausgestaltet, dass er sich sowohl nach innen als auch nach außen biegen lässt. Auf diese Weise wird erreicht, dass Stöße, die zum Abschlagen von angebackenem Gut führen, eine leichte Biegung um wenige Millimeter zum Gurt hin bewirken, der durch die Stöße übertragene Impuls ist gegen den Gurt gerichtet. Der Gurtabstreiferblock hebt in diesem Fall nicht vom Gurt ab.
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Auf der anderen Seite wird der Biegeabschnitt federnd nach außen gebogen, sobald angebackenes Gut oder ein Gurtfehler dazu führt, dass der Abstreifblock ausweichen muss. Biegeabschnitt und Dämpfungsabschnitt sind in Form und Abmessungen typischerweise so ausgeführt, dass die Federkonstante der Biegungen nach außen etwa vier bis acht mal so klein ist, wie die Federkonstante der entsprechenden Stauchung, im Idealfall ist die Federkonstante für seitliche Auslenkungen 5 bis 6 mal so klein wie die auf Stauchung. Das bedeutet, dass deutlich kleinere Kräfte zum Ausweichen des Abstreifblocks führen, wenn ein Gurtfehler dabei ist, den Abstreiferblock zu passieren.
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Auf der Oberseite des Abstreiferblocks 2 ist die Schutzkappe 16 angeordnet, die baulich mit der Bestückung 10 eine Einheit bilden kann, aber nicht muss. Sie wird mit Schrauben oder Dübeln am Biegeabschnitt befestigt, ohne aber die Biegung zu beeinflussen. Sie biegt sich nicht mit.
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5b zeigt im Seitenschnitt die Winkelanordnung der Schutzkappe 16 gegenüber der Gurtoberfläche 1. Hierbei wird am dem Ort, an dem der Abstreiferblock an der Abwurftrommel anliegt, die Tangente 17 betrachtet, die gegenüber der Ebene 18 der Oberseite der Schutzkappe 16 um einen Winkel δ geneigt ist, bzw. um einen Winkel γ gegenüber der Ebene 19 durch die Mittelachse der Abwurftrommel. Hierdurch wird bewirkt, dass durch das auftreffende Abstreifgut und die nickende Einwärts-Biegebewegungen sowie auch der abrasive Restfilm die Abstreifkante der Schutzkappe 16 stets abgerundet wird und keine scharfe Kante ausbilden kann. Ein Hacken beim Zurückfedern mit einer verbundenen Beschädigungswirkung ist daher sicher ausgeschlossen. Der Winkel δ ist dabei so groß gewählt, dass auftreffendes Abstreifgut nicht zu einem Wegdrücken nach außen führt. Im Normalfall beträgt der Winkel 75 bis 89 Winkelgrad.
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Die 5c bis 5g zeigen einen alternativen Abstreiferblock 2 mit verbesserten Befestigungen. 5c zeigt dabei eine Übersicht mit der gewinkelten Edelstahlabdeckung 10, an deren Andrückkante eine Hartmetalllamelle 16 angebracht ist. auf die Innenseite der Edelstahlabdeckung sind Hülsen 35 aufgeschweißt, die in Bohrungen 36, die in das Dämpfungsmaterial gebohrt sind, eingesteckt werden. Die Hülsen 35 weisen in ihrem Inneren ein Gewinde auf, die Bohrungen 36 weisen einen Absatz auf, in den Sicherungsscheiben 37 eingelegt werden können. Vorzugsweise verwendet man hier Sicherungsscheiben 37, die gegen Lockerung gesichert sind, wie z.B. Nordlock-Scheiben. In die Hülsen 35 werden Schrauben 38, vorzugsweise Dehnschrauben, eingeschraubt. Zwischen den Hülsen 35 und den Sicherungsscheiben 37 ist ein definierter Abstand 39 vorgesehen, der auf die Elastizitätseigenschaften des Dämpfungsmaterials abgestimmt ist. Beim Festziehen der Schrauben 38 wird sowohl die Schraube 38 als auch das umgebende Dämpfungsmaterial unter Spannung gesetzt und der Abstand 39 schließt sich. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich unter den Verbiegungen des Abstreifblocks und den ständigen Schwingungen die Schutzkappe abheben kann und es wird außerdem verhindert, dass sich die Verbindung lockert und löst, was zur Zerstörung des Abstreifersystems führen könnte. Die Befestigung der Schutzkappe wird in 5d weiter vergrößert gezeigt.
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5c zeigt auch die Befestigung der Abstreiferblöcke 2 mit dem Systemträger 3. Dieses Befestigungssystem besteht aus Nut-und-Feder 40. Hierbei weist der Systemträger 3 drei Bohrungen auf, in die Hülsen 41 mit einem Absatz eingeschoben wird, und die mit Schrauben 43 festgezogen wird. Die Schrauben 43, die auch als Dehnschrauben ausgeführt werden können, werden über Sicherungsscheiben 42, beispielsweise Nordlock-Sicherungen, festgezogen, wobei sich ein Abstand 44 schließt, was zu einer gewünschten Vorspannung führt. Wie bei der Schutzkappe 10 wird hierdurch verhindert, dass sich die Verbindung lockert und löst, was zur Zerstörung des Abstreifersystems führen könnte. Die Befestigung am Systemträger wird in 5e weiter vergrößert gezeigt.
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5f zeigt den Abstreiferblock 2 im verspannten Zustand, bei dem die Abstände 39 und 44 geschlossen sind.
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5g zeigt den Abstreiferblock 2, der in 4-Uhr-Position am Gurtförderband G anliegt. Eine Ebene 18, die auf der Abdeckkappe anliegt, verläuft unterhalb der Mittelachse M der Abwurftrommel 1 und bildet mit einer Ebene, die durch die Mittelachse M gebildet wird, einen spitzen Winkel γ. Dieser spitze Winkel γ beträgt üblicherweise zwischen 1 und 15 Grad, im Idealfall etwa 5 Grad.
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6a und 6b zeigen, wie Abstreifgut 20 vom Abstreiferblock 2 entfernt werden. In 6a nähert sich eine Anbackung 21 der Schutzkappe 16, wohingegen der Gurtfehler 22 den Abstreiferblock 2 noch nicht erreicht hat. In 6b stößt die Anbackung 21 auf die Schutzkappe 16, worauf sich der Biegeabschnitt 15 nach innen biegt. Hierbei wird die Anbackung 21 gelöst und in Pfeilrichtung 23 weggeschleudert.
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7a, 7b und 7c zeigen demgegenüber, wie der Abstreiferblock 2 einem Gurtfehler 22 ausweicht. Als Gurtfehler werden hierbei alle Erhebungen oder so fest mit dem Gurt verbundene Objekte verstanden, deren Abstreifen nicht möglich ist. Zunächst findet eine erste Biegung des Biegeabschnitts 15 zur Innenseite hin wie bei einer Anbackung statt. Sobald der Gurtfehler 22 an der Schutzkappe 16 ist, bewirkt die Vorspannung der Biegung ein schnelles Ausschwenken des gesamten Abstreiferblocks 2 zusammen mit dem Träger 3 und somit auch den übrigen Abstreifblöcken 2 um die Träger-Drehachse 5 mittels der Trägerhalterung 4. Dieses Ausschwenken ist in 7c überzeichnet dargestellt, tatsächlich erfolgt das Ausschwenken nur insoweit, wie es nötig ist, um dem Gurtfehler 22 auszuweichen. Bei größeren Gurtfehlern dreht sich die Biegerichtung des Biegeabschnitts 15 dabei um, der Gurtabstreiferblock 2 wird dann nach außen gebogen. Da die Biegekraft beim Passieren eines Gurtfehlers 22 nicht mehr stauchend, sondern als seitliche Biegung erfolgt, ändert sich die Federwirkung und es entsteht ein Drehmoment. Dieses Drehmoment wirkt auf den Träger 3 und die Trägerhalterung 4.
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Die 7d, 7e, und 7f zeigen dasselbe Ausweichverhalten mit einem alternativen, verbesserten Gurtabstreifer und einer alternativen Trägerhalterung.
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8a zeigt, wie sich Träger 3 und Trägerhalterung 4 aufgrund des aufgeprägten Drehmoments verhalten. Zunächst wird das Drehmoment durch den Abstreiferblock 2 auf die Achse des Trägers 3 übertragen und von dort auf die Trägerhalterung 4, die dadurch um die Träger-Drehachse 5 gedreht wird. Die Federvorrichtung 6 wird durch die Einstellfeder 26 und die Dämpfungsfeder 27 gebildet und fängt das Drehmoment schrittweise ab. Hierbei wird zunächst die Einstellfeder 26 betätigt, die den Andruck des Abstreiferblocks 2 an den Gurt bestimmt. Diese Einstellfeder 26 ermöglicht ein besonders schnelles und weites Ausweichen, was aufgrund der hohen Gurtlaufgeschwindigkeit erforderlich ist. In einem zweiten Schritt wird durch eine Dämpfungsfeder 27, die typischerweise aus Gummi oder Polyurethan gefertigt ist, eine weitere Federung unter sehr starker Dämpfung ausgeführt, die Ausweichweite wird hierbei stark eingeschränkt. Die Dämpfung hat dabei die Aufgabe, die erhebliche kinetische Energie, die durch den Gurtfehler 22 auf den Federmechanismus übertragen wird, möglichst umfassend abzubauen, damit die Belastungen auf die Konsole 8, an der die Träger-Drehachse 5 und die Fixierung 11 der Federvorrichtung 6 einwirken, weder zu plastischen Verformungen noch zu längerem Ausschwingen führen. Nach dem Ausweichen des gekrümmten Abstreiferblocks 2 wird er in gestreckter Form wieder an den Gurt zurückgeführt, was durch die Aus- und Einschwenkrichtung 25 dargestellt ist.
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8b zeigt dasselbe Ausweichverhalten mit einem alternativen, verbesserten Gurtabstreifer und einer alternativen Trägerhalterung.
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9a zeigt eine Ausführungsvariante der Federvorrichtung 6 detaillierter. Hierbei wird die Einstellfeder 26, die als Spiralfeder aus Federstahl ausgebildet ist, durch Einstellmuttern 32 auf einem Kopplungselement 33, das als Gewindestange ausgeprägt ist, über einen Absatz 31 der Einstellfeder 26 auf einen leichten Anpressdruck voreingestellt. In dem Umfang, wie Verschleiß an der Schutzkappe 16 stattfindet, verkürzt sich die Verschleißreserve 7, während der Anpressdruck der Schutzkappe 16 auf den Gurt ungefähr gleich bleibt und die Federlänge 29 der Einstellfeder 26 länger wird. Beim Zusammendrücken der Einstellfeder 26 im Falle eines Ausweichvorgangs schiebt die Oberseite der Einstellfeder 26 den Absatz 30 der Dämpfungsfeder nach oben. Dieser Absatz 30 der Dämpfungsfeder greift unten an die Dämpfungsfeder an und drückt sie gegen die Fixierung 11 zusammen. Der Fixierung 11 verbindet die Feder mit der Konsole 8. Der Federweg der Dämpfungsfeder 27 ist vergleichsweise kurz, was das Rückfedern des Ausschwenkvorgangs insgesamt beschleunigt und dazu führt, dass der Abstreiferblock schon nach sehr kurzer Zeit wieder am Gurt anliegt.
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9b zeigt eine andere Ausführungsvariante der Federvorrichtung (6) mit einem alternativen, verbesserten Gurtabstreifer (2) und einer alternativen Trägerhalterung (4).
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9c zeigt die andere Ausführungsvariante der Federvorrichtung 6 detaillierter. Hierbei wird über die Trägerhalterung 4 Zug über die Kopplungsvorrichtung 45 auf die Zugstange 9 ausgeübt. Am Fuß der Zugstange 9 wird diese Zugkraft von einem Kopplungselement 33, das als Hülse über der Zugstange 9 ausgeführt ist, durch eine Einstellmutter 32 und einen Absatz 31 der Einstellfeder 26 auf die Einstellfeder 26 übertragen. Am Ende dieser Hülse befindet sich ein Absatz 46, der den Durchmesser auf den der Zugstange 9 reduziert. Die Einstellfeder 26 liegt an der Fläche der Einstellfederführung 47 an, der gesamte Federweg 48 der Einstellfeder 26 ergibt sich aus dem Abstand des Absatzes 46 zur Einstellfederführung 47. Sofern die Hülse am Kopplungselement schraubbar eingestellt werden kann, ist es möglich, diesen Federweg 48 einzustellen, falls die Hülse mit der Zugstange nicht lösbar befestigt ist, kann der Federweg 48 durch Zwischenlegscheiben entsprechend voreingestellt werden. Über das Weglängenverhältnis an der Träger-Drehachse 5 ergibt sich aus diesem Federweg 48 der Einstellfeder die Ausschwenkweite des Abstreifblocks 2.
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Ist dieser Federweg 48 ausgeschöpft, indem der Absatz 46 an die Einstellfederführung 47 stößt, überträgt der Absatz 30 der Dämpfungsfeder 27 den weiteren Stoß auf die Dämpfungsfeder 27, die sich nur noch geringfügig dabei zusammendrückt. Die Dämpfungsfeder 27 drückt auf die Fixierung 11, die mit der Konsole 8 verbunden ist. Bei beiden Federn sind die Federwege gegenüber der gesamten jeweiligen Federlängen 28 und 29 klein.
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Mittels einer ausschwenkbaren Vorspannsicherung 34, die in 9c im ausgeklappten Zustand gezeigt ist, kann während der Montage eine definierte Vorspannung durch die Einstellfeder 26 mittels der Einstellmutter 32 eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich die einstellbare Verschleißreserve 7, die über das Hebelverhältnis den maximal zulässigen Verschleiß des Abstreiferblocks limitiert, beispielsweise auf die Größe der Hartmetalllamelle 16 sofern eine solche vorgesehen wird.
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Statt einer Zugstange 9 mit aufgebrachter Hülse als Kopplungselement 33 kann auch eine Zugstange aus gedrehtem Vollmaterial verwendet werden, bei der der Absatz 46 und auch weitere Strukturierungen wie Gewinde vorgenommen sind. Selbstverständlich kann die Federvorrichtung 6 auch mit einer Abdeckung versehen werden.
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Da die beiden Federn 26 und 27 in Serie geschaltet sind, ist es auch möglich, beide konstruktiv miteinander zu vertauschen, wobei die jeweiligen Absätze entsprechend angepasst werden.
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10a bis 10d zeigen beispielhaft die Gestaltungsmöglichkeiten, wie die Konsole 8 und die daraus folgende Orientierung der Federvorrichtung räumlich positioniert werden kann, wobei auch alle Zwischenmöglichkeiten wählbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abwurftrommel
- 2
- Abstreifblock
- 3
- Träger
- 4
- Trägerhalterung
- 5
- Träger-Drehachse
- 6
- Federvorrichtung
- 7
- Verschleißreserve
- 8
- Konsole
- 9
- Zugstange
- 10
- Bestückung
- 11
- Fixierung
- 12
- Nachabstreifer
- 13
- Systemträgerbefestigung
- 14
- Dämpfungsabschnitt
- 15
- Biegeabschnitt
- 16
- Schutzkappe
- 17
- Tangente
- 18
- Ebene der Oberseite der Schutzkappe
- 19
- Ebene durch Mittelachse der Abwurftrommel
- δ,γ
- Winkel
- 20
- Abstreifgut
- 21
- Anbackung
- 22
- Gurtfehler
- 23
- Pfeilrichtung
- 24
- Fördergurt
- 25
- Aus- und Einschwenkrichtung
- 26
- Einstellfeder
- 27
- Dämpfungsfeder
- 28
- Federlänge Dämpfungsfeder
- 29
- Federlänge Einstellfeder
- 30
- Absatz der Dämpfungsfeder
- 31
- Absatz der Einstellfeder
- 32
- Einstellmuttern
- 33
- Kopplungselement
- 34
- Vorspannsicherung
- 35
- Hülse
- 36
- Bohrung
- 37
- Sicherungsscheibe
- 38
- Schraube
- 39
- Abstand
- 40
- Nut-und-Feder
- 41
- Hülse
- 42
- Sicherungsscheibe
- 43
- Schraube
- 44
- Abstand
- 45
- Kopplungselement
- 46
- Absatz
- 47
- Einstellfederführung
- 48
- Federweg Einstellfeder
- M
- Mittelachse der Umlenkrolle
- G
- Gurtförderband
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19859263 A1 [0016]
- DE 60225704 T2 [0017]
- CN 1850359 A [0046]
- CN 102826363 A [0047]
- DE 8914732 U1 [0048]
- EP 2941394 B1 [0050]
- EP 2212224 B1 [0050]
- WO 2015/165577 A1 [0050]
- US 5016746 A [0050]
- DE 19856338 B4 [0060]
