In diesem Dokument wird der Trichter des Kegelbrechers näher erläutert, ein wichtiges Materialführungselement am oberen Ende des Brechers. Zu seinen Hauptfunktionen gehören die Materialsammlung und -speicherung, die gleichmäßige Verteilung, die Stoßdämpfung und die Vermeidung von Verunreinigungen. Dafür sind hohe Verschleißfestigkeit, strukturelle Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich.
Der Trichter ist typischerweise trichterförmig oder rechteckig und besteht aus dem Trichterkörper, dem Zufuhrrost/Sieb, Verschleißauskleidungen, Verstärkungsrippen, dem Montageflansch, der Zugangstür und optionalen Halterungen für Vibrationsgeräte, die jeweils spezifische strukturelle Merkmale und Rollen haben.
Bei Stahlgussvarianten umfasst der Gießprozess die Materialauswahl (hochfester Stahlguss wie ZG270–500), die Modellherstellung, das Formen, Schmelzen und Gießen, das Abkühlen und Ausschütteln, die Wärmebehandlung und die Gussprüfung. Die meisten Trichter werden jedoch aus Stahlplatten hergestellt, indem die Platten geschnitten, geformt und gebogen, geschweißt und montiert, nachbehandelt, die Befestigungselemente bearbeitet, die Auskleidung installiert und die Oberflächenbehandlung durchgeführt wird.
Die Qualitätskontrollprozesse umfassen die Materialvalidierung, die Prüfung der Maßgenauigkeit, die Prüfung der Schweißqualität, die Prüfung der strukturellen Integrität, die Prüfung der Auskleidungsleistung und die Endkontrolle. Diese Prozesse stellen sicher, dass der Trichter abrasivem Verschleiß und Stößen standhält und gewährleisten einen kontinuierlichen und effizienten Betrieb des Kegelbrechers in relevanten Anwendungen.
Detaillierte Einführung in die Kegelbrecher-Trichterkomponente
1. Funktion und Rolle des Trichters
Der Kegelbrechertrichter (auch Einlauftrichter oder Einlauftrichter genannt) ist ein wichtiges Materialführungselement am oberen Ende des Brechers und dient als Eintrittspunkt für das Rohmaterial. Zu seinen Hauptfunktionen gehören:
Materialsammlung und -lagerung: Zwischenspeichern von Schüttgütern (Erzen, Gesteinen) vor dem Eintritt in die Brechkammer, um eine kontinuierliche Zufuhr zu gewährleisten.
Gleichmäßige Verteilung: Gleichmäßiges Leiten der Materialien in die Brechkammer, um ungleichmäßigen Verschleiß des beweglichen Kegels und der festen Kegelauskleidungen zu verhindern und so die Brechleistung zu optimieren.
Stoßdämpfung: Durch die geneigte Struktur wird die Aufprallkraft herabfallender Materialien (insbesondere großer Brocken) reduziert, wodurch die inneren Komponenten des Brechers vor direkten Schäden geschützt werden.
Kontaminationsprävention: Ausgestattet mit Gittern oder Sieben, um übergroße Abfälle oder Fremdkörper (z. B. Metallschrott) herauszufiltern und so ein Verklemmen oder eine Beschädigung des Zerkleinerungsmechanismus zu vermeiden.
Aufgrund seiner Rolle bei der Handhabung abrasiver und stoßfester Materialien muss der Trichter eine hohe Verschleißfestigkeit, strukturelle Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
2. Zusammensetzung und Aufbau des Trichters
Der Trichter hat typischerweise eine trichterförmige oder rechteckige Struktur, die aus den folgenden Hauptteilen und Strukturmerkmalen besteht:
Trichterkörper: Der Hauptrahmen besteht normalerweise aus dicken Stahlplatten (10–30 mm) oder Stahlguss und hat einen konischen oder gekrümmten Querschnitt, um den Materialfluss zu erleichtern. Seine Form ist so konzipiert, dass Materialrückstände minimiert werden. Der Auslassdurchmesser ist auf den Einlass der Brechkammer abgestimmt (je nach Brechermodell zwischen 300 mm und 1500 mm).
Futterrost/Sieb: Ein Gitter oder eine Lochplatte am oberen Einlass. Die Öffnungen sind so bemessen, dass die maximale Materialgröße, die in den Brecher gelangt, reguliert wird (normalerweise 80–90 % der Einfüllöffnung der Brechkammer). Die Gitterroste sind zur Reinigung oder zum Austausch abnehmbar.
Verschleißeinlagen: Auswechselbare Schutzplatten an der Innenseite des Trichterkörpers aus hochchromhaltigem Gusseisen, abriebfestem Stahl (AR400/AR500) oder Gummi. Diese Auskleidungen reduzieren den direkten Verschleiß des Trichterkörpers und verlängern seine Lebensdauer.
Verstärkungsrippen: An die Außenfläche des Trichterkörpers geschweißte Stahlrippen erhöhen die strukturelle Steifigkeit, um Materialeinwirkungen standzuhalten und Verformungen vorzubeugen. Die Rippen sind in einem Gittermuster oder entlang der Trichterkontur angeordnet.
Montageflansch: Ein umlaufender Flansch am Boden des Trichters mit Bolzenlöchern zur sicheren Befestigung am Brecherrahmen. Der Flansch gewährleistet die Ausrichtung mit dem Brechkammereinlass und verhindert Materialaustritt.
Zugangstür: Eine aufklappbare oder abnehmbare Tür auf der Trichterseite, die eine Inspektion, Reinigung oder Entfernung von blockierten Materialien ermöglicht, ohne die gesamte Komponente zu zerlegen.
Halterungen für Vibrationsgeräte (optional): Halterungen zum Anbringen von Vibratoren, um Materialbrücken (Verstopfungen) im Trichter zu verhindern, insbesondere bei der Handhabung feuchter oder klebriger Materialien.
3. Gießverfahren für den Trichter (für Stahlgussvarianten)
Große oder komplex geformte Trichter (z. B. solche mit unregelmäßiger Verjüngung) werden häufig im Gussverfahren mit den folgenden Schritten hergestellt:
Materialauswahl:
Hochfester Gussstahl (ZG270–500 oder ZG310–570) wird aufgrund seiner hervorragenden Schlagfestigkeit (Dehnung ≥15 %) und Schweißbarkeit ausgewählt und ist geeignet, starken Materialeinwirkungen standzuhalten.
Musterherstellung:
Es wird ein maßstabsgetreues Schaum- oder Holzmodell erstellt, das die Verjüngung, den Flansch und die inneren Merkmale des Trichters nachbildet. Schrumpfungszugaben (1,5–2 %) werden hinzugefügt, um die Abkühlungskontraktion zu berücksichtigen, und Entformungsschrägen (3–5°) werden berücksichtigt, um das Entfernen des Modells aus der Form zu erleichtern.
Formen:
Um das Modell herum werden harzgebundene Sandformen geformt. Sandkerne dienen zur Schaffung innerer Hohlräume oder zur Verstärkung dicker Abschnitte. Die Formoberfläche wird mit einer feuerfesten Schlichte (auf Aluminiumoxidbasis) beschichtet, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern und das Eindringen von Metall zu verhindern.
Schmelzen und Gießen:
Der Gussstahl wird in einem Lichtbogenofen bei 1520–1560 °C geschmolzen, wobei die chemische Zusammensetzung auf 0,25–0,35 % C, 0,2–0,6 % Si und 0,6–1,0 % Mn kontrolliert wird, um Festigkeit und Zähigkeit sicherzustellen.
Das Gießen erfolgt bei 1480–1520 °C mithilfe einer Pfanne mit Gießbecken zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit, um eine vollständige Füllung der Form ohne Turbulenzen (die Porosität verursachen können) sicherzustellen.
Abkühlen und Ausschütteln:
Das Gussteil wird 48–72 Stunden in der Form gekühlt, um die thermische Spannung zu reduzieren, und dann durch Vibration entfernt. Sandrückstände werden durch Kugelstrahlen (G25-Stahlsand) entfernt, um eine Oberflächenrauheit von Ra25–50 μm zu erreichen.
Wärmebehandlung:
Durch Normalisierung (850–900 °C, luftgekühlt) wird die Kornstruktur verfeinert, gefolgt von Anlassen (600–650 °C), um die Härte auf 180–220 HBW zu reduzieren und so die Bearbeitbarkeit und Zähigkeit zu verbessern.
Gussteilprüfung:
Durch Sichtprüfung und Farbeindringprüfung (DPT) wird auf Oberflächenrisse, Lunker oder Kaltverklebungen geprüft.
Bei der Ultraschallprüfung (UT) werden dicke Abschnitte (≥20 mm) auf innere Defekte untersucht. Jede Porosität von weniger als 3 mm führt zur Ablehnung.
4. Bearbeitungs- und Herstellungsprozess (für die Stahlplattenherstellung)
Die meisten Trichter werden aus Kostengründen und wegen ihrer Flexibilität aus Stahlplatten hergestellt. Dabei werden die folgenden Schritte durchgeführt:
Plattenschneiden:
Abriebfeste Stahlplatten (AR400, 10–30 mm dick) werden mittels Plasma- oder Laserschneiden in flache Abschnitte mit Maßtoleranzen von ±1 mm geschnitten. Die konischen Seiten des Trichters werden mit CNC-Schneidemaschinen in präzise Winkel geschnitten.
Formen und Biegen:
Gebogene Abschnitte (falls zutreffend) werden mithilfe einer hydraulischen Presse mit Spezialwerkzeugen geformt, um eine gleichmäßige Krümmung (Toleranz ±0,5°) zu gewährleisten. Konische Seiten werden im erforderlichen Winkel (normalerweise 45–60° von der Vertikalen) gebogen, um den Materialfluss zu erleichtern.
Schweißmontage:
Die zugeschnittenen und geformten Bleche werden mittels Unterpulverschweißen (UP) für Längsnähte und Metall-Inertgasschweißen (MIG) für Ecken in die Trichterform gebracht. Schweißnähte werden glatt geschliffen, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden. Die Verstärkungshöhe beträgt 2–3 mm über der Blechoberfläche.
Verstärkungsrippen werden mit Kehlnähten (Schenkellänge = Plattendicke) an die Außenfläche geschweißt, wobei in unkritischen Bereichen unterbrochene Schweißnähte (100 mm lange Schweißnähte im Abstand von 150 mm) verwendet werden, um die Wärmezufuhr zu reduzieren.
Nachbehandlung nach dem Schweißen:
Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) wird 2–4 Stunden lang bei 600–650 °C durchgeführt, um Schweißspannungen abzubauen und so Rissen während des Betriebs vorzubeugen. Der Trichter wird anschließend luftgekühlt auf Raumtemperatur abgekühlt.
Bearbeitung von Montagemerkmalen:
Der Montageflansch wird auf einer CNC-Fräsmaschine bearbeitet, um Ebenheit (≤1 mm/m) und Rechtwinkligkeit zur Trichterachse (≤0,5 mm/m) zu gewährleisten. Die Schraubenlöcher werden mit einer CNC-Bohrmaschine gebohrt, mit einer Positionstoleranz von ±0,5 mm.
Liner-Installation:
Verschleißauskleidungen (Chromguss oder AR500) werden mit Senkschrauben (M16–M24) im Abstand von 200–300 mm an der Innenfläche befestigt. Gummiauskleidungen werden mit Epoxidkleber verklebt, an den Rändern werden zur Verstärkung mechanische Befestigungselemente angebracht.
Oberflächenbehandlung:
Die Außenfläche ist zum Schutz vor Umweltkorrosion mit Korrosionsschutzfarbe (Epoxidgrundierung + Polyurethan-Decklack, Gesamtdicke 80–120 μm) lackiert. Schweißbereiche werden vor dem Lackieren geschliffen und grundiert.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialvalidierung:
Für Gusstrichter: Die spektrometrische Analyse bestätigt die chemische Zusammensetzung (z. B. ZG310–570: C ≤ 0,37 %, Mn ≤ 1,2 %). Zugversuche an Probenstücken bestätigen die Streckgrenze (≥ 310 MPa) und Schlagzähigkeit (≥ 30 J/cm² bei -20 °C).
Für gefertigte Trichter: Die Ultraschallprüfung (UT) von Stahlplatten stellt sicher, dass das Grundmaterial keine inneren Defekte (z. B. Laminierungen) aufweist.
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Der Kegelwinkel des Trichters wird mit einem Winkelmesser oder Laserscanner mit einer Toleranz von ±0,5° gemessen.
Eine Koordinatenmessmaschine (KMG) überprüft die Ebenheit des Flansches, die Positionen der Bolzenlöcher und den Auslassdurchmesser (Toleranz ±2 mm).
Schweißqualitätsprüfung:
Schweißnähte werden mittels Sichtprüfung (keine Risse, Unterschnitt ≤0,5 mm) und Ultraschallprüfung (UT) auf innere Defekte (z. B. mangelnde Verschmelzung) geprüft.
Durch zerstörende Prüfungen der Schweißproben (Zug- und Biegeversuche) wird bestätigt, dass die Schweißfestigkeit dem Grundmaterial (≥400 MPa) entspricht.
Strukturelle Integritätsprüfung:
Belastungsprüfung: Der Trichter wird auf einem Prüfstand montiert und 24 Stunden lang mit gewichteten Materialien (120 % der Nennkapazität) gefüllt, wobei keine sichtbare Verformung (gemessen mit Messuhren) zulässig ist.
Aufprallprüfung: Ein 50 kg schwerer Stahlblock wird aus 1 m Höhe auf die Innenfläche fallen gelassen (Verschleißauskleidung entfernt), um den Materialaufprall zu simulieren. Die Kontrolle nach dem Test zeigt keine Risse oder bleibende Verformungen.
Liner-Leistungsprüfung:
Die Verschleißfestigkeit der Auskleidungen wird mit einem ASTM G65-Trockensand-/Gummiradtest bewertet, wobei für AR400-Auskleidungen ein Gewichtsverlust von ≤ 0,8 g/1000 Zyklen erforderlich ist.
Die Linerhaftung (bei geklebten Linern) wird durch einen Abziehtest geprüft, wobei eine Mindesthaftfestigkeit von 5 MPa erforderlich ist.
Endkontrolle:
Eine umfassende Prüfung stellt sicher, dass alle Komponenten (Gitterroste, Zugangstür, Montagelöcher) den Konstruktionsspezifikationen entsprechen.
Der Trichter wird mit Luft (0,1 MPa) druckgeprüft, um Materialleckstellen im Bereich von Schweißnähten oder Flanschverbindungen zu erkennen.
Durch die Einhaltung dieser Fertigungs- und Qualitätskontrollprozesse erreicht der Kegelbrechertrichter eine zuverlässige Materialhandhabungsleistung und widersteht abrasivem Verschleiß und Stößen, um einen kontinuierlichen, effizienten Betrieb des Brechers im Bergbau, im Steinbruch und bei der Verarbeitung von Zuschlagstoffen zu gewährleisten.
