In diesem Dokument wird der Einstellring von Kegelbrechern näher erläutert. Dieser ist ein zentrales Bauteil oben an der festen Kegelbaugruppe, das den Brechspalt einstellt, um die Größe des Ausstoßmaterials zu steuern, und das die feste Kegelauskleidung stützt, während es gleichzeitig Sicherheitsvorrichtungen beherbergt. Seine Zusammensetzung, einschließlich Ringkörper, Montagefläche der festen Kegelauskleidung, Zähne/Gewinde des Einstellrads, Anschlüsse für Hydraulikzylinder/Federkammern, Schmierkanäle, Dichtungsnuten und Verriegelungsmechanismus, wird zusammen mit ihren strukturellen Merkmalen detailliert beschrieben. Der Gussprozess für den Ringkörper wird skizziert und umfasst Materialion, Modellherstellung, Formen, Schmelzen, Gießen, Wärmebehandlung und Prüfung. Außerdem werden Bearbeitungs- und Fertigungsprozesse (Grobbearbeitung, Spannungsarmglühen, Feinbearbeitung, Oberflächenbehandlung, Montage) und Qualitätskontrollmaßnahmen (Materialvalidierung, Prüfung der Maßgenauigkeit, Funktionsprüfung, Prüfung der Verschleißfestigkeit, Endkontrolle) beschrieben. Diese Prozesse stellen sicher, dass der Einstellring eine genaue Spalteinstellung und zuverlässigen Schutz für Kegelbrecher in anspruchsvollen Anwendungen bietet.
Detaillierte Einführung in die Kegelbrecher-Einstellringkomponente
1. Funktion und Rolle des Einstellrings
Der Einstellring (auch Schüsselring oder Regelring genannt) ist ein zentrales Bauteil von Kegelbrechern und befindet sich am oberen Ende der festen Kegeleinheit. Seine Hauptfunktion besteht darin, den Brechspalt zwischen dem beweglichen Kegel (Kopf) und dem festen Kegel (Schüsselauskleidung) einzustellen und so die Größe des austretenden Materials zu steuern. Durch Drehen des Einstellrings bewegt sich der feste Kegel nach oben oder unten, wodurch die Spaltweite an unterschiedliche Materialhärten und die gewünschte Produktkörnigkeit angepasst wird. Darüber hinaus dient er als strukturelle Stütze für die feste Kegelauskleidung und beherbergt Sicherheitsvorrichtungen (z. B. Hydraulikzylinder oder Federn), die den Brecher vor Überlastung schützen, indem sie bei unerwarteten Stößen eine vorübergehende Aufwärtsbewegung ermöglichen.
2. Zusammensetzung und Aufbau des Verstellrings
Der Verstellring ist ein großes, ringförmiges Bauteil in robuster Ausführung, bestehend aus folgenden Kernteilen:
Ringkörper: Die ringförmige Hauptstruktur besteht typischerweise aus hochfestem Gussstahl (ZG35CrMo) oder Sphäroguss (QT500-7) und hat je nach Brechergröße einen Außendurchmesser von 1 bis 5 Metern. Die Innenfläche ist mit Gewinden oder Verzahnungen versehen, die mit dem Einstellmechanismus (z. B. Hydraulikmotoren oder Handgriffen) ineinandergreifen, um die Drehung zu erleichtern.
Feste Kegel-Liner-Montagefläche: Eine konische oder abgestufte Innenfläche am Ringkörper, die den festen Kegelliner (Schalenliner) über Bolzen, Schwalbenschwanznuten oder Keilklemmen sichert. Diese Oberfläche ist präzisionsgefertigt, um einen festen Sitz zu gewährleisten und eine Bewegung des Liners während des Zerkleinerns zu verhindern.
Einstellzahnradzähne oder -gewinde: Außen- oder Innenverzahnung (Modul 8–12) oder Trapezgewinde am Ringkörper, die mit dem Antriebsritzel oder der Einstellmutter in Eingriff stehen, um die Drehkraft zur Spalteinstellung zu übertragen.
Hydraulikzylinderanschlüsse oder Federkammern: Aussparungen oder Bohrungen im Ringkörper, in denen Hydraulikzylinder (bei hydraulischen Verstellsystemen) oder Druckfedern (bei mechanischen Systemen) untergebracht sind. Diese Bauteile nehmen Überlastkräfte auf und stellen den Ring nach einer Blockierung wieder in die Ausgangsposition zurück.
Schmierkanäle: Gebohrte Löcher oder Rillen, die Schmiermittel an die Zahnräder, Gewinde und Montageflächen liefern und so Reibung und Verschleiß während der Drehung und des Betriebs reduzieren.
Dichtungsnuten: Umfangsnuten an Passflächen (z. B. zwischen Ring und Brecherrahmen), die O-Ringe oder Dichtungen aufnehmen, um das Eindringen von Staub und das Austreten von Schmiermittel zu verhindern.
Verriegelungsmechanismus: Ein Satz Bolzen, Sperrklinken oder hydraulische Klemmen, die den Einstellring nach dem Einstellen des gewünschten Abstands an seinem Platz sichern und so eine unbeabsichtigte Drehung während des Zerkleinerns verhindern.
3. Gießprozess für den Ringkörper
Die Herstellung des Justierringkörpers erfolgt im Sandguss- oder Feingussverfahren mit den folgenden Schritten:
Materialauswahl:
Für große Brecher wird Stahlguss (ZG35CrMo) aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit (≥785 MPa) und Schlagzähigkeit bevorzugt, da er hohen Belastungen und dynamischen Beanspruchungen standhält.
Für mittelgroße Ringe wird duktiles Gusseisen (QT500-7) verwendet, das eine bessere Gießbarkeit und geringere Kosten bietet und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit (Zugfestigkeit ≥ 500 MPa) aufweist.
Musterherstellung:
Aus Schaumstoff, Holz oder 3D-gedruckten Materialien wird ein maßstabsgetreues Muster erstellt, das den Außendurchmesser, die Innengewinde/Zähne und die inneren Merkmale des Rings nachbildet. Bei großen Ringen werden segmentierte Muster verwendet, um die Handhabung zu vereinfachen.
Um die Kontraktion nach dem Gießen auszugleichen, werden Schrumpfungszugaben (2–3 % bei Stahlguss) und Entformungsschrägen (3–5°) hinzugefügt.
Formen:
Um das Modell herum werden harzgebundene Sandformen geformt, wobei Sandkerne zur Erzeugung innerer Hohlräume (z. B. Zylinderöffnungen) verwendet werden. Die Form wird mit Stahlstäben verstärkt, um Verformungen beim Gießen zu verhindern.
Beim Feinguss (für komplexe Zahnräder) wird eine Keramikschale geformt, indem das Schaummodell in feuerfeste Aufschlämmung getaucht und anschließend getrocknet und gesintert wird.
Schmelzen und Gießen:
Stahlguss wird in einem Lichtbogenofen bei 1520–1580 °C geschmolzen. Durch Zugabe von Legierungselementen (Cr, Mo) wird die gewünschte chemische Zusammensetzung erreicht. Das geschmolzene Metall wird behandelt, um den Schwefel- und Phosphorgehalt (≤ 0,03 %) zu reduzieren.
Das Gießen erfolgt in einem einzigen Strahl mit einer kontrollierten Geschwindigkeit (100–300 kg/s), um eine vollständige Füllung der Form sicherzustellen und Turbulenzen zu minimieren, die zu Porosität führen können.
Abkühlen und Ausschütteln:
Um thermische Risse zu vermeiden, lässt man das Gussteil 48–72 Stunden lang langsam in der Form abkühlen und entfernt es dann durch Rütteln oder mit einem Kran. Sandrückstände werden durch Kugelstrahlen oder Hochdruckwasserstrahlen entfernt.
Wärmebehandlung:
Zur Verfeinerung der Kornstruktur werden Stahlgussringe einer Normalisierung (860–900 °C, luftgekühlt) unterzogen, gefolgt von einem Anlassen (600–650 °C), um eine Härte von 220–260 HBW zu erreichen und so ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Bearbeitbarkeit herzustellen.
Ringe aus duktilem Gusseisen werden geglüht (900–950 °C), um Karbide zu entfernen und die Duktilität zu verbessern.
Gussteilprüfung:
Durch Sichtprüfung und Farbeindringprüfung (DPT) wird auf Oberflächenrisse, Lunker oder unvollständige Zahnräder geprüft.
Mittels Ultraschallprüfung (UT) und Röntgenprüfung (RT) werden innere Defekte innerhalb enger Grenzen erkannt (keine Defekte >φ5 mm im Ringkörper oder in den Zahnrädern).
4. Bearbeitungs- und Herstellungsprozess
Schruppbearbeitung:
Die Außen- und Innenflächen des Rings werden auf einer großen CNC-Drehmaschine gedreht, um überschüssiges Material zu entfernen, wobei 3–5 mm Feinzugabe verbleiben. Die Verzahnung oder das Gewinde werden mit einer Wälzfräsmaschine oder einem Gewindefräser grob geschnitten.
Hydraulikzylinderanschlüsse und Bolzenlöcher werden auf ungefähre Abmessungen gebohrt und gesenkt.
Spannungsarmglühen:
Nach der Grobbearbeitung wird der Ring 4–6 Stunden lang auf 550–600 °C erhitzt und langsam abgekühlt, um Restspannungen aus dem Gießen und dem ersten Schneiden zu beseitigen und so eine Verformung bei der Endbearbeitung zu verhindern.
Fertigbearbeitung:
Die innere Montagefläche für die feste Kegelbuchse ist auf eine Kegeltoleranz von ±0,05 mm/m und eine Oberflächenrauheit von Ra1,6–3,2 μm präzisionsgeschliffen, wodurch ein fester Sitz der Buchse gewährleistet wird.
Die Zahnräder werden auf eine Genauigkeit von AGMA 8–10 fertig gewälzt oder geschliffen, mit Zahnprofilabweichungen von ≤0,03 mm, um einen reibungslosen Eingriff mit dem Antriebsritzel zu gewährleisten.
Die Gewinde sind gemäß ISO 286 Toleranzklasse 6H präzisionsgedreht oder geschliffen, mit einer Flankenoberflächenrauheit von Ra3,2 μm für zuverlässiges Eingreifen.
Hydraulikanschlüsse werden gehont, um eine Konzentrizität mit den Zylinderbohrungen sicherzustellen, und Dichtungsnuten werden auf genaue Abmessungen (Breite ±0,02 mm, Tiefe ±0,01 mm) bearbeitet.
Oberflächenbehandlung:
Die Außenfläche ist mit einer Korrosionsschutzgrundierung und einem Decklack (Trockenfilmdicke ≥ 120 μm) lackiert, um Umweltschäden zu widerstehen.
Zahnradzähne oder Gewinde werden mit Molybdändisulfid oder Phosphat beschichtet, um die Reibung zu verringern und die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.
Montage:
Hydraulikzylinder oder -federn werden in die jeweiligen Kammern eingebaut und mit Dichtungen und O-Ringen versehen, um Leckagen zu verhindern.
Der Verriegelungsmechanismus (Bolzen oder Klemmen) wird montiert und es werden Funktionstests durchgeführt, um die reibungslose Drehung und die sichere Verriegelung zu überprüfen.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialvalidierung:
Durch spektrometrische Analyse wird die chemische Zusammensetzung von Stahlguss/Eisen bestätigt (z. B. ZG35CrMo: C 0,32–0,40 %, Cr 0,8–1,1 %, Mo 0,15–0,25 %).
Zugversuche an Coupons aus jeder Gusscharge stellen sicher, dass die mechanischen Eigenschaften den Standards entsprechen (Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit).
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Koordinatenmessgeräte (KMG) mit einem Messbereich von ≥6 Metern überprüfen wichtige Abmessungen, einschließlich Außendurchmesser, Innenkegel, Zahnteilung und Gewindesteigung.
Ein Wälzprüfgerät prüft die Zahnkontaktmuster und das Zahnspiel (0,1–0,3 mm), um einen reibungslosen Eingriff sicherzustellen.
Funktionstests:
Rotationstest: Der Ring wird unter Last um 360° gedreht, um sicherzustellen, dass er nicht klemmt. Drehmomentmessungen bestätigen einen reibungslosen Betrieb (≤ 5 % Abweichung von den Konstruktionsspezifikationen).
Hydrauliksystemtest: Bei Hydraulikringen stellt ein Drucktest mit dem 1,5-fachen Nenndruck (z. B. 30 MPa) für 1 Stunde sicher, dass keine Lecks an Zylinderanschlüssen oder Dichtungen auftreten.
Verschleißfestigkeitsprüfung:
Die Zahnräder werden einem Verschleißtest mit 10.000 Zyklen unter simulierter Belastung unterzogen, wobei eine Verschleißtiefe von ≤0,1 mm akzeptabel ist.
Die Gewindeoberflächen werden auf ihre Beständigkeit gegen Festfressen bei wiederholten Montage-/Demontagezyklen geprüft.
Endkontrolle:
Vor der Zertifizierung wird eine umfassende Überprüfung aller Testberichte, einschließlich Materialzertifikaten, NDT-Ergebnissen und Maßaufzeichnungen, durchgeführt.
Der Ring wird probeweise mit der festen Kegelbuchse und dem Einstellmechanismus montiert, um die Kompatibilität und die richtige Ausrichtung zu bestätigen.
Durch die Einhaltung dieser strengen Prozesse erreicht der Einstellring die erforderliche Festigkeit, Präzision und Haltbarkeit und gewährleistet eine genaue Spalteinstellung und einen zuverlässigen Schutz des Kegelbrechers in anspruchsvollen Bergbau- und Zuschlagstoffanwendungen.
