12 Tipps zur Maximierung der Kegelbrecher-Produktivität

1. Arbeiten Sie durchgehend mit dem optimalen Spalt (CSS)

Um eine gleichmäßige Qualität und Menge der Zuschlagstoffe zu erzielen und einen störungsfreien Ablauf in deren Produktion zu erreichen, sollten die Mitarbeiter den Kegelbrecher zu jeder Zeit mit dem optimalen Spalt (engl.: closed-side discharge / CSS) betreiben. Sollte nämlich der Brecher mit einem zu großen Brechspalt arbeiten als idealerweise vorgesehen, führt dies zu einem geringeren Anteil des gewünschten Endproduktes und einem erhöhten Überkornanteil, wodurch fast immer - zumindest vorübergehend - Probleme im Kreislaufbetrieb entstehen.

Beträgt beispielsweise der Brechspalt 10 mm und vergrößert er sich mangels regelmäßiger Kontrollen auf 13 mm, dann hat dies im Endergebnis eine 15-prozentige Reduzierung des gewünschten Endproduktes zur Folge – ein merklicher Einbruch der Produktivität des Kegelbrechers. Wenn die Brecher also nicht  konstant mit dem optimalen Brechspalt betrieben werden, bringt dies für den Zuschlagstoffhersteller in der Regel teils überraschend signifikante Einnahmeeinbußen mit sich. Daher hat es sich als empfehlenswert herausgestellt, die Brechspalteinstellungen von den Mitarbeitern stets zu Schichtbeginn überprüfen zu lassen.

2. Arbeiten Sie stets mit „Choke Fed“-Füllstand im Brechraum

Betreibt man den Brecher während der Schicht mit verschiedenen Füllständen, fallen sowohl Produktform als auch Produktionsleistung unterschiedlich aus. Auf einem niedrigen Füllstandsniveau, unter Umständen sogar bei nur halbvoller Brechkammer, fällt die Produktabstufung etwa viel gröber aus, wodurch die Körnungen eine plattigere und länglichere Form annehmen. Strebt man hingegen ein „Choke Fed“ Level bei der Befüllung der Brechkammer an, so erhöht sich die Durchsatzmenge des Brechers und das Ergebnis ist ein Produkt mit einer kubischeren Kornform.  Dies betrifft insbesondere Brecher (short head) der 3. Brechstufe, die für die endgültige Herstellung der verkaufsfähigen Produkte verantwortlich sind.

3. Vermeiden Sie eine „Rieselbeschickung“ des Brechers

Die Rieselbeschickung eines Kegelbrechers sollte nach Möglichkeit vermieden werden. Neben negativer Folgen für die Produktivität und der voraussichtlich eher schlechten Kornform führt die Rieselbeschickung auch zu ungleichmäßigem/höheren Verschleiß des Brechwerkzeuges. Ein Brecher sollte mit mehr als 40 %, aber mit weniger als 100 % der Nennleistung betrieben werden, um eine maximale Produktivität zu erzielen und einen gleichmäßigen Verschleiß der Brechwerkzeuge sicherzustellen. Der optimale Leistungsbereich liegt zwischen 75 % - 95 %. Der Betrieb eines Brechers über 110 % Nennleistung kann zu einem vorzeitigen Ausfall führen.

4. Stellen Sie einen gleichmäßige, vertikale Materialaufgabe sicher

Versuchen Sie, das Aufgabematerial so einzuleiten, dass es vertikal in der Mitte des Brechers verteilt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Seiten des Brechraums gleichmäßig gefüllt werden. Leitet man das Aufgabematerial nicht gezielt mittig auf den Streuteller, so führt dies zu überdimensionierten Korngrößen, plattigeren und länglicheren Produktpartikeln und letztlich zu einer geringen Durchsatzmenge des Brechers.

In dieser Situation verengt der Bediener den Brechspalt in der Regel mit dem Ziel, die  Korngröße zu verringern, wodurch jedoch die Gefahr einer Überlastung des Einstellrings auf der stark belasteten Seite entsteht. In der Folge kann sich so der Einstellring auf dem Hauptrahmen verschieben, was zu einem noch größeren Produktivitätsverlust führen würde. Sofern jedoch auf eine sorgfältige Verteilung des Aufgabegutes geachtet wird, profitiert der Anlagenbetreiber von einer Vielzahl an Vorteilen: Einer maximalen Brecherkapazität, einer einheitlicheren Produktqualität, einer deutlichen Reduzierung der Einstellringbewegung, einem verminderten Druck auf die Lager, einer Reduzierung des Energieverbrauchs und eine Schonung der Brechwerkzeuge.

5. Stellen Sie sicher, dass die Aufgabe unterschiedlicher Korngrößen nicht entmischt erfolgt

Die Zuführung von Aufgabematerial sollte nicht getrennt, sondern gleichmäßig durchmischt erfolgen. Es kann sonst durchaus vorkommen, dass sich größere Steine auf der einen Seite und kleinere auf der gegenüberliegende Seite des Brechraumes befinden. In diesem Fall haben die kleineren Partikel eine höhere Schüttdichte, was zu einem Zustand führen kann, der als "Pancaking" (Kompaktieren) bezeichnet wird.

Beim Kompaktieren bewegt sich der Einstellring auf der Seite des Brechers, auf der sich die kleineren Steine befinden, was den Bediener dazu veranlasst, den Brechspalt zu öffnen. Durch das Öffnen des Brechspaltes beseitigt man zwar den Überlastzustand, verändert allerdings auch das Endprodukt und das gewünschte Endprodukt fällt größer als vorgesehen aus. Zudem besteht beim Kompaktieren die Gefahr von Schlägen auf den Einstellring, was wie bereits zuvor beschrieben einen noch größeren Produktivitätsverlust nach sich zieht.

6. Minimierung der Stoßbelastung für einen effizienteren Kreislauf

Eine Stoß-Beschickung hat negative Auswirkung auf die Produktion eines jeden Brechers. Vorratshalden oder Einlauftrichter tragen dazu bei, eine besseren und gleichmäßigeren Einlauf des Materials im Brecher zu erzielen. Der Bediener kann mit den erwähnten Vorrichtungen den Brechraum sehr gleichmäßig und konstant befüllen, wodurch die Produktivität des Kegelbrechers oft um 10 % und mehr  erhöht werden kann. Zu den hierzu geeigneten Möglichkeiten zählen sowohl Vorratshalden, Einlauftrichter und Einrichtungen mit variablen Möglichkeiten zur Geschwindigkeitsregulierung wie etwa Bandförderer und Vibrorinnen.

7. Berücksichtigen Sie die Konstruktionseinschränkungen des Kegelbrechers

Es gibt bei jedem Kegelbrecher einige konstruktionsbedingte Einschränkungen: die Volumen-, die Leistungs- und die Brechkraftgrenze.

Volumen-Begrenzung

Jede Brechkammer hat eine Volumengrenze, die seinen maximalen Durchsatz bestimmt und ein Brecher mit optimaler Befüllung („choke fed“) arbeitet an eben diesem volumetrischen Grenzbereich. Die Grenze wird dann überschritten, wenn das Aufgabematerial die Oberseite des Brechers übersteigt.

Leistungsgrenze

Alle Brecher wurden so ausgelegt, dass sie mit maximaler Leistungsaufnahme arbeiten und sie erhöht sich mit zunehmender Einlaufgeschwindigkeit und feinerem Brechgut stetig. Die Leistungsgrenze ist dann überschritten, wenn der Brecher mehr Leistung aufnimmt, als ihm von seiner Spezifikation her zugeschrieben wird.

Brechkraftbegrenzung

Schließlich dürfen wir auch die Brechkraftbegrenzung nicht außer acht lassen. Ähnlich der vorgenannten Leistungsgrenze nehmen die Brechkräfte zwischen Brechmantel und Brechwerkzeug mit zunehmender Fördermenge und feinerem Brechgut zu. Die Brechkraftbegrenzung des Brechers ist dann überschritten, wenn der Einstellring springt, hüpft, wackelt oder sich auf dem Hauptrahmen verschiebt.

Von einem "idealen" Betriebszustand wäre dann zu sprechen, wenn der Brecher an seiner Volumengrenze arbeitet, während er gleichzeitig etwas unterhalb der Leistungs- und Brechkraftbegrenzung betrieben wird. Das dauerhafte Überschreiten der zulässigen Brechparameter – sei es durch eine zu hohe Leistungsaufnahme oder eine zu hohe Brechkraft – hat unweigerlich die Überlastung der Maschine zur Folge. Dies resultiert in einem "Ermüdungsschaden", der dauerhaft, irreversibel und kumulativ ist und die Lebensdauer eines Kegelbrechers empfindlich verkürzt, sofern Überlastungen dieser Art häufiger auftreten. 

8. Betrieb innerhalb der Konstruktions- und Leistungsgrenzen des Brechers

Wenn Sie feststellen, dass der Brecher in einem Brechkraft-Überlastzustand (Einstellringbewegung) oder in einem Leistungsüberlast-Zustand (übermäßige Leistung) arbeitet, öffnen Sie den Brechspalt leicht, versuchen Sie aber, die „choke fed“ Befüllung aufrechtzuerhalten. Der Vorteil bei der Aufrechterhaltung der „choke fed“ Befüllung besteht darin, dass im Brechraum weiterhin interpartikulär gebrochen und zerkleinert wird. Dies trägt dazu bei, konstant eine gute kubische Produktform zu erzielen, auch wenn der Brechspalt leicht größer ausfällt wie es üblicherweise und im Optimalfall dafür vorgesehen wäre.

Die andere Möglichkeit bestünde darin, die Einfüllmenge des Brechers zu reduzieren. Der Nachteil dieser Option ist, dass die Kornform normalerweise darunter leiden würde. Die häufigsten Gründe für eine Verschiebung des Einstellrings oder eine übermäßige Leistungsaufnahme sind Klemmer, eine schlechte Korngrößenverteilung, entmischtes Aufgabematerial, zu hohe Feinanteile im Aufgabematerial, hoher Feuchtigkeitsgehalt oder die Verwendung falscher bzw. ungeeigneter Brechmäntel und Brechwerkzeuge. Auch eine Falscheinschätzung des Bedieners bezüglich der Größe des zu verwendenden Brechspaltes kann zu den vorgenannten Problemen führen.

9. Überwachung und Aufrechterhaltung einer angemessenen Brecherdrehzahl

Wenn die Keilriemenspannung nicht aufrechterhalten wird, verlangsamt sich der Brecher und die Keilriemen rutschen durch, was zu extrem hohen Leistungsspitzen bei gleichzeitig sehr geringem Brecherdurchsatz in Tonnen führt.

Auch die unsachgemäße oder vernachlässigte Antriebswartung zieht einen erhöhten Leistungsverbrauch bei einem niedrigeren Brecherdurchsatz nach sich. Eine solch ineffiziente Nutzung der verfügbaren Brechkraft resultiert in überdurchschnittlich hohen Energiekosten pro Tonne zerkleinertem Material.

Ein Drehzahlsensor kann hier eine einfache Geschwindigkeitsüberwachung der Vorgelegewelle bieten, die bei Feststellung einer erhöhten Drehzahl entweder ein Warnsignal an die SPS sendet, oder lediglich ein visuelles Warnsignal ausgibt. Sobald die Warnung erkannt ist, kann die Wartungsabteilung mit dem Nachspannen der Keilriemen beauftragt werden. Die Verwendung eines Drehzahlsensors verlängert somit effektiv die Lebensdauer der Keilriemens und kann zur Aufrechterhaltung eines angemessenen Produktionsniveaus beitragen.  

10. Regulieren Sie den Prozentsatz der Feinanteile im Zulauf

Aufgabematerial im Brecher, das bereits von seiner Korngröße her der kleinsten Brechspalteinstellung des Brechers unterschreitet oder dieser bestenfalls entspricht, wird als Feinanteil bezeichnet. Als Faustregel gilt, dass die maximale Menge von Feinanteilen im Brecher bei Sekundärbrechern 25 Prozent und bei Tertiärbrechern 10 Prozent nicht überschreiten sollte. Wenn eine übermäßige Menge an Feinanteilen im Aufgabegut vorhanden ist, ist dies in der Regel auf ein Problem mit dem Schwingsieb zurückzuführen. Dieses Problem könnte darin bestehen, dass das Sieb nicht ausreichend dimensioniert ist oder dass es im Betrieb nicht effizient arbeitet.

Übermäßige Mengen an Feinanteilen im Brechereinlauf können durch Nachzerkleinerung und Wiederverwendung von Material in Produktgröße durch ein Schwingsieb oder aufgrund einer unsachgemäßen Siebwartung auftreten. Dies führt zu einer ineffizienten Nutzung der verfügbaren Leistungsaufnahme des Brechers und damit zu höheren Energiekosten pro Tonne zerkleinerten Materials.

11. Begrenzung der Höhe und der Geschwindigkeit, aus der das Aufgabematerial fällt

Der maximale Abstand, aus dem das Material in die Aufgabeöffnung eines kleinen bis mittelgroßen Kegelbrechers fällt, sollte zwischen 90 und 100 cm betragen. Wenn das Aufgabematerial aus einer deutlich größeren Höhe fällt, schlagen die Steine mit einer solchen Wucht in den "V"-förmigen Brechraum auf, dass der Brecher Stoßbelastungen und extrem hohe Belastungen ausgesetzt wird. Solche Klemmer können zu Leistungs- oder Kraftüberlastungen - oder in manchen Fällen zu beidem – führen. Solche Überlastungen resultieren in einer übermäßigen Beanspruchung der Brecherkomponenten, was wiederum erhöhte Wartungsreparaturkosten und eine schlechtere Produktivität des Brechers nach sich zieht.

Auch die Kontrolle der Geschwindigkeit des Materials, das in den Brecher gelangt, sowie die damit verbundene Steuerung ist von Bedeutung. Fällt das Material aus großer Höhe, kann ein Teil davon  durch die offene Seite der Brechkammer gelangen, während ein anderer Teil nur am Ende der Brechkammer zerkleinert wird. Das beeinträchtigt nicht nur die Effizienz, verursacht gegebenenfalls auch eine Bewegung des Einstellrings, was zu schweren Schäden am Bronzeverschleißplatten des Unterrahmens und an den Buchsen für Führungsbolzen führen kann. Außerdem kann es zu einer vorzeitigen Beschädigung des Hydraulikzylinders, der als Überlastsicherung bei Klemmern dient, kommen. Um solche Probleme zu vermeiden, sollte die Geschwindigkeit bei der Aufgabe des zu brechenden Materials reduziert werden, wobei Stufen in Schurren oder Rockboxen die Fallhöhe verringern.

12. Entfernen Sie feines oder klebriges Material

Ein vor dem Brecher positioniertes Schwingsieb dient dem Zweck, Feingut oder klebriges Material aus dem Aufgabestrom zu entfernen, bevor es den Brechraum erreicht. Dadurch wird das zuvor erwähnte Kompaktieren des Aufgabematerials innerhalb des Brechraums vermieden, was auch ein mögliches Verschieben des Einstellrings und damit einen ineffizienten Betrieb verursachen könnte. Denken Sie daran, dass das Schwingsieb ausreichend groß und effizient für den Betrieb dimensioniert sein muss, damit es zweckdienlich arbeiten kann.

Die Originalversion dieses Blogposts wurde erstmals von Pit&Quarry veröffentlicht.