In diesem Dokument wird die Ringdichtung des Kegelbrechers detailliert beschrieben. Dabei handelt es sich um ein wichtiges Dichtungsbauteil, das zwischen Einstellring und Rahmen bzw. zwischen beweglichen und festen Kegelbaugruppen eingebaut wird und Verunreinigungen verhindert, Schmiermittel zurückhält und den Druckausgleich aufrechterhält. Der Aufbau der Dichtung, einschließlich Dichtungskörper (Gummi mit eingebettetem metallischen Verstärkungsring), Lippen/Dichtkanten, metallischem Verstärkungsring, Befestigungsvorrichtungen und Entlüftungslöchern (bei einigen Ausführungen), sowie deren strukturelle Eigenschaften werden beschrieben. Der Herstellungsprozess wird ausführlich beschrieben und umfasst Materialvorbereitung, Formen (Kompression oder Spritzguss), Vulkanisation und Beschneiden. Auch die Bearbeitung des metallischen Verstärkungsrings, die Vorbereitung der Dichtungsbaugruppe und die Installationsschritte werden beschrieben. Zudem werden Maßnahmen zur Qualitätskontrolle festgelegt, wie z. B. Materialprüfungen, Kontrollen der Maßgenauigkeit, Tests der Dichtungsleistung, Umwelt- und Haltbarkeitstests sowie Sicht- und Defektprüfungen. Diese Prozesse stellen sicher, dass die Ringdichtung zuverlässig abdichtet, interne Komponenten schützt und die Lebensdauer des Brechers in rauen Umgebungen verlängert.
Detaillierte Einführung in die Kegelbrecher-Ringdichtungskomponente
1. Funktion und Rolle der Ringdichtung
Die Ringdichtung (auch Staubdichtung oder Öldichtring genannt) ist ein wichtiges Dichtungselement in Kegelbrechern. Sie wird hauptsächlich zwischen dem Einstellring und dem Rahmen oder zwischen dem beweglichen und dem festen Kegel eingesetzt. Zu ihren Hauptfunktionen gehören:
Kontamination verhindern: Verhindert das Eindringen von Staub, Gesteinspartikeln und Feuchtigkeit in das interne Übertragungssystem (z. B. Exzenterwelle, Lager und Schmierkanäle), um abrasiven Verschleiß und Korrosion zu vermeiden.
Halteschmierstoffe: Abdichten des Schmieröls oder -fetts in den Lagerkammern und Getriebekomponenten, wodurch eine kontinuierliche Schmierung gewährleistet und reibungsbedingte Schäden reduziert werden.
Aufrechterhaltung des Druckgleichgewichts: Hilft bei der Regulierung interner Druckunterschiede zwischen der Brechkammer und dem Getriebesystem und verhindert so Öllecks durch Druckschwankungen.
2. Zusammensetzung und Aufbau der Ringdichtung
Die Ringdichtung ist ein ringförmiges Verbundbauteil, das auf hohe Verschleißfestigkeit und Flexibilität ausgelegt ist und aus den folgenden Hauptteilen besteht:
Dichtungskörper: Die ringförmige Hauptstruktur besteht typischerweise aus Nitrilkautschuk (NBR), Polyurethan (PU) oder Fluorkautschuk (FKM) mit einem eingebetteten Metallverstärkungsring (Kohlenstoffstahl oder Edelstahl) zur Erhöhung der strukturellen Steifigkeit. Das Gummimaterial wird je nach Betriebstemperatur ausgewählt (NBR für -40 °C bis 120 °C; FKM für Hochtemperaturumgebungen über 150 °C).
Lippen oder Dichtkanten: Eine oder mehrere flexible Lippen am Innen- und Außendurchmesser des Dichtungskörpers, die einen dichten Kontakt mit den Passflächen (z. B. der Außenwand des Einstellrings oder der Innenwand des Rahmens) herstellen. Diese Lippen sind häufig mit einer federbelasteten Struktur (Strumpfbandfeder) ausgestattet, um einen konstanten Druck gegen die Passfläche aufrechtzuerhalten und so auch bei geringem Verschleiß eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten.
Metallverstärkungsring: Ein dünner, ringförmiger Stahlring (SPCC oder Edelstahl 304), der beim Formen in den Gummikörper eingebettet wird. Er sorgt für Dimensionsstabilität, verhindert Verformungen unter radialem Druck und stellt sicher, dass die Dichtung während der Montage und des Betriebs ihre Form behält.
Montagenut oder Flansch: Eine vertiefte oder hervorstehende Struktur an der Außenkante der Dichtung, die in eine entsprechende Nut am Brecherrahmen oder Einstellring passt, die Dichtung an ihrem Platz sichert und eine axiale Verschiebung bei Vibrationen verhindert.
Entlüftungslöcher (in einigen Designs): Durch den metallischen Verstärkungsring werden kleine Löcher gebohrt, um den Druck zwischen der Innen- und Außenseite der Dichtung auszugleichen und so das Risiko einer Lippenverformung aufgrund von Druckunterschieden zu verringern.
3. Herstellungsverfahren für die Ringdichtung
Im Gegensatz zu Metallkomponenten werden Ringdichtungen aufgrund ihrer Flexibilität und Verbundstruktur hauptsächlich durch Gummiformung und nicht durch Gießen hergestellt. Die wichtigsten Schritte sind wie folgt:
Materialvorbereitung:
Gummimischung: Rohkautschuk (z. B. NBR) wird in einem Banbury-Mischer mit Additiven (Ruß zur Verstärkung, Schwefel zur Vulkanisation, Antioxidantien und Schmiermitteln) vermischt. Die Mischung wird bei 80–100 °C geknetet, um eine homogene Kautschukmischung mit einer Mooney-Viskosität von 60–80 (ML 1+4 bei 100 °C) zu bilden.
Metallverstärkungsring: Kohlenstoffstahlstreifen werden in Ringe geschnitten, entgratet und mit einem Bindemittel (z. B. Chemlok 205) behandelt, um eine starke Haftung zwischen Metall und Gummi zu gewährleisten.
Formen (Kompressions- oder Spritzguss):
Formpressen: Die Gummimischung wird zu einem Ring vorgeformt und neben dem metallischen Verstärkungsring in eine beheizte Form (160–180 °C) gelegt. Die Form wird geschlossen und 5–15 Minuten lang Druck (10–20 MPa) ausgeübt, um den Gummi zu vulkanisieren, der sich mit dem Metallring verbindet und die Form der Dichtung (einschließlich Lippen und Rillen) bildet.
Spritzguss: Für die Massenproduktion wird geschmolzene Gummimischung in eine beheizte Form gespritzt, die den Metallring enthält. Dieses Verfahren gewährleistet eine präzisere Maßkontrolle und gleichmäßige Materialverteilung, wobei die Zykluszeiten auf 2–5 Minuten reduziert werden.
Vulkanisation:
Die Form wird bei 160–180 °C gehalten, um die Vulkanisationsreaktion abzuschließen und die Gummimoleküle zu vernetzen, um Elastizität und mechanische Festigkeit zu erreichen. Bei FKM-Dichtungen kann eine Nachvulkanisation (2–4 Stunden bei 100–120 °C) durchgeführt werden, um die chemische Beständigkeit zu verbessern.
Trimmen und Fertigstellen:
Um glatte, gratfreie Dichtlippen zu gewährleisten, werden Grate (überschüssiges Gummi) mithilfe von Beschneidemaschinen (Rotationsmesser oder kryogenes Beschneiden mit flüssigem Stickstoff) von den Dichtungskanten entfernt.
Die Dichtlippen werden mit Schleifpads poliert, um eine Oberflächenrauheit von Ra0,8–1,6 μm zu erreichen und so den Kontakt mit den Gegenflächen zu verbessern.
4. Bearbeitungs- und Montageprozesse
Während Gummikomponenten nur minimal bearbeitet werden müssen, werden der metallische Verstärkungsring und die Gegenstücke einer Präzisionsbearbeitung unterzogen:
Bearbeitung von Metallverstärkungsringen:
Der Stahlring wird mit einer Stanzpresse aus Streifen gestanzt, wobei Außen- und Innendurchmesser auf ±0,1 mm vorgedreht werden.
Die Ringoberfläche wird gereinigt und mit einem Bindemittel beschichtet und 30 Minuten lang bei 80–100 °C getrocknet, um die Haftung zu aktivieren.
Vorbereitung der Dichtungsbaugruppe:
Die passenden Nuten am Brecherrahmen oder Einstellring werden mithilfe von CNC-Drehmaschinen auf präzise Abmessungen (Breite ±0,05 mm, Tiefe ±0,02 mm) bearbeitet, um sicherzustellen, dass die Dichtung fest und ohne Verformung sitzt.
Die Passflächen (die die Dichtungslippen berühren) werden auf eine Oberflächenrauheit von Ra0,8–1,6 μm geschliffen und poliert, um Grate oder Kratzer zu entfernen, die die Dichtung beschädigen könnten.
Installationsfunktionen:
Die Ringdichtung wird mithilfe einer hydraulischen Presse in die Montagenut eingepresst. Ein Führungswerkzeug verhindert dabei eine Verformung der Lippe während der Installation.
Ringfedern (sofern vorhanden) werden gespannt und in der Federnut der Dichtlippe positioniert, um den radialen Druck gegen die Passfläche aufrechtzuerhalten.
5. Qualitätskontrollprozesse
Materialprüfung:
Prüfung der Gummimischung: Zugfestigkeit (≥15 MPa für NBR), Bruchdehnung (≥300 %) und Härte (60–70 Shore A) werden anhand der ASTM D412-Normen überprüft.
Metallringprüfung: Die Haftfestigkeit zwischen Gummi und Metall wird durch einen Schältest (≥5 N/mm) geprüft, um sicherzustellen, dass keine Delaminierung erfolgt.
Maßgenauigkeitsprüfungen:
Außen- und Innendurchmesser der Dichtung werden mit einem Koordinatenmessgerät (KMG) gemessen, um die Einhaltung der Toleranzen (±0,1 mm für kritische Abmessungen) sicherzustellen.
Lippendicke und -winkel werden mit einem Profilprojektor geprüft, wobei Abweichungen ≤0,05 mm betragen müssen, um einen ordnungsgemäßen Kontakt mit den Gegenflächen zu gewährleisten.
Dichtungsleistungsprüfung:
Druckprüfung: Die Dichtung wird in eine Prüfvorrichtung eingebaut und mit Öl oder Luft einem Innendruck (0,5–1 MPa) ausgesetzt. 30 Minuten lang darf keine Leckage auftreten. Dies wird durch Sichtprüfung oder Druckabfallüberwachung überprüft.
Staubbeständigkeitsprüfung: Die Dichtung wird 100 Stunden lang unter simulierten Betriebsbedingungen Feinstaub nach ISO 12103-1 A2 ausgesetzt. Eine Nachprüfung bestätigt, dass kein Staub in den abgedichteten Hohlraum eindringt.
Umwelt- und Haltbarkeitstests:
Temperaturbeständigkeit: Die Dichtungen werden 168 Stunden lang in einem Ofen bei 120 °C (NBR) bzw. 200 °C (FKM) gealtert. Nachalterungstests bestätigen minimale Veränderungen der Härte (≤ 5 Shore A) und der Zugfestigkeit (≤ 20 % Verringerung).
Biegeermüdungstest: Die Dichtung wird 100.000 Zyklen radialer Kompression (±0,5 mm) unterzogen, um Vibrationen zu simulieren, wobei keine Risse oder Lippenverformungen zulässig sind.
Sicht- und Mängelprüfung:
Oberflächenprüfung: Gummioberflächen werden mit einer Lupe (10-fach) auf Blasen, Risse oder ungleichmäßige Aushärtung untersucht. Metallringe werden auf Rost oder Grate geprüft.
Haftungsprüfung: Es wird ein Messertest durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine Trennung zwischen Gummi und Metall auftritt. Jede Delaminierung führt zur Ablehnung.
Durch die Einhaltung dieser Fertigungs- und Qualitätskontrollprozesse erreicht die Ringdichtung eine zuverlässige Dichtleistung und schützt die inneren Komponenten des Kegelbrechers wirksam vor Verunreinigungen und Schmiermittelverlust. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der Ausrüstung in rauen Bergbau- und Zuschlagstoffumgebungen.
