DE60204395T2

DE60204395T2 - Verfahren zur überwachung von lagern eines brechers und brecher

Info

Publication number: DE60204395T2
Application number: DE60204395T
Authority: DE
Inventors: Ilpo Nieminen; Juhamatti HEIKKILÄ; Juha Patosalmi
Original assignee: Metso Minerals Tampere Oy
Current assignee: Metso Finland Oy
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: CA2408564A1; ZA200208000B; ATE296972T1; EP1285175B1; CN1217109C; BR0204499A; US20040050983A1; NZ522105A; DE60204395D1; FI109722B; EP1285175A1; WO2002077476A1; AU2002238600B2; FI20010599A0; NO20025615L; RU2298703C2; CZ20023050A3; NO20025615D0; CN1457403A; US6877682B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf Kegel- und Kreiselbrecher. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Überwachung von Gleitlagern eines Kegel- oder Kreiselbrechers derart, dass ein anfänglicher Lagerfehler in einer derart frühen Stufe detektiert werden kann, dass ein beträchtlicher Schaden an den Lagern und an anderen Teilen des Brechers verhindert werden kann.
HINTERGRUNDSTECHNIK
In Kegel- oder Kreisbrechern gibt es eine senkrechte Exzenterwelle und in jener Welle eine schräge innere Bohrung. In die Bohrung ist eine Hauptwelle eingefügt, an dieser Welle ist üblicherweise ein Brecherkopf befestigt. Der Kopf ist seitlich von dem Brecherrahmen umgeben, an diesem Rahmen ist ein konkaves Teil befestigt, das als ein Verschleißteil dient. An dem Kopf ist entsprechend ein Mantel befestigt, der als ein Verschleißteil dient. Der Mantel und das konkave Teil zusammen bilden einen Brecherhohlraum, und innerhalb von diesem wird zugeführtes Material zerbrochen. Wenn die Exzenterwelle gedreht wird, wird die Hauptwelle zusammen mit dem Kopf in eine oszillierende Bewegung gezwungen, wodurch der Spalt zwischen dem Mantel und dem konkaven Teil an jeder Stelle während des Arbeitszyklus variiert. Der kleinste Spalt während eines Arbeitszyklus wird die Brechereinstellung genannt, und die Differenz zwischen dem maximalen Spalt und dem minimalen Spalt wird der Brechertakt genannt. Mittels der Brechereinstellung und dem Brechertakt kann z. B. die Teilchengrößenverteilung von erzeugtem zerbrochenem Stein und die Produktionskapazität des Brechers gesteuert werden.
Die Hauptwelle eines Brechers wird oft im Brecherrahmen durch ein oberes Lager an seinem oberen Ende getragen. Diese Unterart von Kegelbrecher wird üblicherweise als ein Kreiselbrecher bezeichnet.
Ein Kreiselbrecher ist üblicherweise durch ein hydraulisches System so einstellbar, dass die Hauptwelle vertikal relativ zum Brecherrahmen bewegt werden kann. Dies ermöglicht eine Änderung der Einstellung so, dass die Teilchengröße des zerbrochenen Steins mit der erforderlichen Größe konform sein wird, und/oder die Einstellung während des Verschleißes der Verschleißteile konstant gehalten wird.
In anderen Arten von Kegelbrechern kann die Einstellung auch durch Anheben und Absenken des oberen Brecherrahmens und des daran befestigten konkaven Teils relativ zu unteren Brecherrahmen und zu der Hauptwelle erfolgen, die vertikal stationär relativ zum dem unteren Rahmen bleibt.
In einem Brecher gibt es viele Oberflächen, die durch Gleitlager verknüpft sind. Abhängig von der Art des Brechers umfassen diese, zum Beispiel, Oberflächen zwischen:
Hauptwelle und Exzenterwelle
Exzenterwelle und unterem Rahmen
Exzenterwelle und Stellkolben
Hauptwelle und oberem Rahmen
Hauptwelle und Stellkolben.
Die oben erwähnten Elemente stehen nicht üblicherweise in unmittelbarem Kontakt miteinander, sondern in der Praxis gibt es üblicherweise einen oder mehrere Lagerringe zwischen ihnen, so dass sich die tatsächlichen Lageroberflächen üblicherweise zwischen den oben erwähnten Elementen und diesen Lagern bilden.
Wenn die Lager eines Brechers korrekt arbeiten, sind Reibungskräfte zwischen den Brecherlageroberflächen minimal. Falls ein Brecher von einer Störung in der Schmierung betroffen ist, werden die Reibungskräfte zwischen Lageroberflächen ansteigen und die Lager werden in Gefahr sein, dass sie sich festfressen. Diese Art von Störungen können zum Beispiel Brecherüberlastung, Verunreinigungen im Schmieröl oder Druck- oder Flussabfall von Schmieröl sein.
Schaden durch Festfressen besitzt eine Tendenz, in einem Brecher von einer Lageroberfläche zur anderen fortzuschreiten. Es wird angenommen, dass es zum Beispiel eine Störung in der Schmierung zwischen der Hauptwelle und der Exzenterwelle eines Brechers gibt und die erwähnten Lageroberflächen beginnen, sich festzufressen. Dies verursacht eine Erwärmung der Exzenterwelle. Wenn die Wärme zur Lageroberfläche zwischen der Exzenterwelle und dem Brecherrahmen geleitet wird, kann die Schmierung dieser Lageroberfläche auch beeinträchtigt werden, was verursacht, dass auch diese Lageroberfläche sich festzufressen beginnt.
Das Festfressen, das in diesem Beispiel beschrieben wird, kann auch in die Gegenrichtung von einer Lageroberfläche zur anderen fortschreiten, oder es kann auch zwischen anderen Lageroberflächen fortschreiten.
Der Fall, der als ein Beispiel beschrieben ist, kann auch zu einer Situation führen, bei der die Lager eines Brechers zusammen mit den Hauptteilen eines Brechers, wie dem Rahmen, der Hauptwelle, der Exzenterwelle etc., vollständig beschädigt werden. Reparaturkosten dieser Art von Totalschaden sind schwierig einzuschätzen, weil sich die Kosten von Fall zu Fall stark unterscheiden, abhängig von beispielsweise der Brecherart. Im Durchschnitt können die Kosten ungefähr zwischen 20.000–50.000 EUR (Preise im Jahr 2000) betragen. Zusätzlich verursacht der Stillstand eines Brechers beträchtliche Kosten.
Im Finnischen Patent 100554 ist ein Verfahren zum Überwachen des Zustands von Brecherlagern durch Überwachen der Drehgeschwindigkeit einer Hauptwelle um ihre Achse offenbart. Wenn der Spalt eines Brechers voll von Steinen ist, werden diese Steine die Drehgeschwindigkeit des Kopfes und der Hauptwelle verringern. Daher ist ein relativ großer Anstieg in der Reibung zwischen der Hauptwelle und der Exzenterwelle nötig, bevor eine Änderung in der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle detektiert werden kann. An diesem Punkt ist der Schaden an der Gleitoberfläche zwischen der Exzenterwelle und der Hauptwelle bereits relativ weit fortgeschritten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Allgemeine Beschreibung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren, definiert in Anspruch 1, zum Kontrollieren des Zustandes von Brecherlagern und ein Brecher, definiert in Anspruch 5, bereitgestellt.
Falls ein Anstieg in Reibungskräften an den Lageroberflächen eines Brechers früh genug detektiert werden kann, wird es eine Anzeige für ein beginnendes Festfressen geben. Dann ist es möglich, eine Prozedur zu erzeugen, um den Brecherbetreiber über die Störung zu informieren. In seiner einfachsten Form kann ein derartiges Alarmsystem beispielsweise ein Licht- oder Tonsignal sein. Es ist auch möglich, die erwähnte Anzeige mit dem Steuerungssystem für den Brecher oder dem gesamten Brecherprozess derart zu verbinden, dass der anfängliche Fehler den Brecher oder den Brecherprozess steuert, um den Schaden so klein wie möglich zu halten. Die Anzeige kann so eingerichtet werden, dass sie beispielsweise:

– das Überdruckventil des Brechers öffnet, was verursachen wird, dass die Brechereinstellung schnell größer wird und die Lagerbelastung verringert wird,
– die Brecher-Lastschaltgetriebekupplung entkuppelt, was verursachen wird, dass der Brecher anhält und die Lagerbelastung abnimmt,
– den Brecherantriebsmotor anhält, was verursachen wird, dass der Brecher anhält und die Lagerbelastung abnimmt,
– den Takt des Brechers verkürzt, was verursachen wird, dass die Lagerbelastung abnimmt,
– die Brecherzufuhreinrichtung anhält, was die Belastung des Brechers und der Lager verringern wird, wenn der Brecher leer wird.

Wenn ein beginnendes Festfressen früh detektiert werden kann, kann der Schaden nicht von einer Lageroberfläche zur anderen fortschreiten. Es ist ausreichend, abnehmbar eingefügte Lagerringe oder andere ähnliche Lagerelemente zu wechseln und die entsprechende Oberfläche der Hauptteile des Brechers zu schleifen. Reparaturkosten betragen dann nur ungefähr 10–20% der Reparaturkosten, die durch den Totalschaden verursacht werden. Auch werden die Produktionsverluste einer Brecheranlage wegen des kürzeren Stillstandes abnehmen. Falls ein Schaden früh genug detektiert wird und der Schaden minimal bleibt, ist es unter bestimmten Umständen sogar möglich, die Reparatur des Schadens auf eine normale Wartungspause zu verschieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfindung wird im Detail im Folgenden beschrieben mit Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen, worin
1 und 2 typische Kreiselbrecher gemäß des Stands der Technik repräsentieren,
3 einen typischen Kegelbrecher gemäß des Stands der Technik repräsentiert,
4 eine vergrößerte Querschnittsunteransicht eines Details von dem Brecher der 1 ist, und auch Kräfte, die in Lagern auftauchen, und ihr Verhalten zeigt,
5a eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist, die im unteren Abschnitt des Brechers der 1 angewandt wird,
5b eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist, die im oberen Abschnitt des Brechers der 1 angewandt wird,
6a eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist, die in einem unteren Abschnitt des in 2 gezeigten Brechers angewandt wird,
6b eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist, die in einem oberen Abschnitt des in 2 gezeigten Brechers angewandt wird, und
7 eine vergrößerte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist, die im in 3 gezeigten Brecher angewandt wird.
Die Hauptteile des in 1 gezeigten Brechers sind ein unterer Rahmen 1, ein oberer Rahmen 2, eine Hauptwelle 3, ein Kopf 4, ein konkaves Teil 5, ein Mantel 6, ein Brecherhohlraum 7, eine Transmission 8, eine Exzenterwelle 9, ein Stellkolben 10, eine Stellkolbenführung 11, ein axiales Lager 12 der Exzenterwelle, ein radiales Lager 13 der Exzenterwelle, ein axiales Lager 14, 15, 16 der Hauptwelle, ein radiales Lager 17 der Hauptwelle, ein Hauptwellenschutzring 18 und ein Traglager 19.
Der Brecherrahmen besteht aus zwei Haupteinheiten: der untere Rahmen 1 und der obere Rahmen 2. Das konkave Teil 5, das am oberen Rahmen befestigt ist und der Mantel 6, der mittels dem Kopf 4 an der Hauptwelle 3 befestigt ist, bilden den Brecherhohlraum 7, in den zu brechendes Material vom oberen Ende des Brechers zugeführt werden wird.
Die Transmission 8, mittels derer die Exzenterwelle 9 gedreht wird, ist im unteren Rahmen angebracht. In der Exzenterwelle gibt es eine Bohrung in einem schrägen Winkel in Bezug auf die Brecherzentralachse, in diese Bohrung ist die Hauptwelle eingefügt. Wenn die Transmission die Exzenterwelle innerhalb des Brecherrahmens dreht, verursacht sie eine oszillierende Bewegung in der Hauptwelle, die in der Bohrung in der Exzenterwelle eingefügt ist.
Die Brechereinstellung wird durch Pumpen eines hydraulischen Mediums in einen Raum zwischen dem Stellkolben 10 und dem unteren Rahmen eingestellt. In dieser Anwendung ist der Stellkolben des Brechers als ein Zylinder geformt, an seinem oberen Ende offen und an seinem unteren Ende geschlossen, und der Rand des Stellkolbens passt zwischen den unteren Rahmen des Brechers und die Exzenterwelle.
Zwischen der Hauptwelle und der Exzenterwelle befindet sich das radiale Lager 17 der Hauptwelle, wobei das Lager radiale Kräfte, die die Hauptwelle beeinflussen, an den Brecherrahmen überträgt. Zwischen der Exzenterwelle und dem Stellkolben befindet sich das radiale Lager 13 der Exzenterwelle, das dieselbe Aufgabe ausführt. Das axiale Lager 12 der Exzenterwelle überträgt axiale Kräfte zwischen der Exzenterwelle und dem unteren Rahmen.
In der äußeren Oberfläche des Stellkolbens gibt es eine Grube, in die die Stellkolbenführung 11 eingefügt ist, die an dem unteren Rahmen des Brechers befestigt ist. Die Aufgabe der Führung ist es, eine Drehung des Stellkolbens innerhalb des Rahmens des Brechers aufgrund von Reibungskräften in dem radialen Lager der Exzenterwelle und dem axialen Lager der Hauptwelle zu verhindern. Die Verhinderung der Drehung ist wichtig, weil auf diese Weise eine ausreichend hohe relative Geschwindigkeit in Teilen erreicht wird, die sich gegeneinander bewegen, so dass sich ein Schmierungsfilm bilden wird.
Axiale Kräfte der Hauptwelle werden an den Brecherrahmen über ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium und die axialen Lager 14, 15, 16 der Hauptwelle übertragen. In dieser Anwendung besteht das axiale Lager aus drei getrennten Teilen, wodurch mindestens zwei jener Teile Gegenoberflächen besitzen, die Teil einer Kugelfläche sind.
Radiale Kräfte der Hauptwelle werden an den oberen Rahmen des Brechers über das Traglager 19 übertragen. Üblicherweise ist ein Hauptwellenschutzring in Brechern vorgesehen, um die Hauptwelle von der Verschleißwirkung des zu brechenden Materials zu schützen.
Dieselben in 1 gezeigten Hauptteile des Brechers erscheinen im in 2 gezeigten Brecher. Die Brechereinstellung wird durch Pumpen eines hydraulischen Mediums in einen Raum zwischen dem Stellkolben 10 und dem unteren Rahmen eingestellt. In dieser Anwendung ist der Stellkolben insgesamt unter der Hauptwelle angeordnet und funktioniert nicht als ein Element, das radiale Kräfte der Hauptwelle zum unteren Rahmen des Brechers überträgt.
Die Hauptteile des in 3 gezeigten Brechers sind ein Rahmen 20, eine Schale 21, die Hauptwelle 3, der Kopf 4, das konkave Teil 5, der Mantel 6, der Brecherhohlraum 7, die Transmission 8, die Exzenterwelle 9, ein Stellmotor 22, ein Stellring 23, das axiale Lager 12 der Exzenterwelle, das radiale Lager 13 des Kopfes, axiales Lager 24, 25, 26 des Kopfes und das radiale Lager 17 der Hauptwelle. Das konkave Teil 5, das an der Schale 21 befestigt ist, und der Mantel 6, der an dem Kopf 4 befestigt ist, bilden den Brecherhohlraum 7, in den zu brechendes Material vom oberen Ende des Brechers zugeführt werden wird.
Im unteren Rahmen befindet sich die Transmission 8, mittels derer die Exzenterwelle 9 gedreht wird. In der Exzenterwelle gibt es eine Bohrung, in die die Hauptwelle 3, die an dem Rahmen des Brechers befestigt ist, eingefügt ist. Wenn die Transmission die Exzenterwelle um die Hauptwelle dreht, bringt sie den Kopf, der an die Hauptwelle über Lager gekoppelt ist, in eine oszillierende Bewegung.
Die Einstellung des Brechers wird durch Drehen der Schale 21 mit dem Stellmotor 22 eingestellt, was die Schale veranlassen wird, sich entlang der Gewinde des Stellrings 23 anzuheben oder abzusenken.
Zwischen der Hauptwelle und der Exzenterwelle gibt es ein radiales Lager 17 der Hauptwelle, wobei das Lager radiale Kräfte des Kopfes zum Brecherrahmen überträgt. Zwischen der Exzenterwelle und dem Kopf gibt es das radiale Kopflager 13, das dieselbe Funktion besitzt. Das axiale Lager 12 der Exzenterwelle überträgt axiale Kräfte zwischen der Exzenterwelle und dem Rahmen des Brechers.
Axiale Kräfte des Kopfes werden zum Rahmen des Brechers über das axiale Kopflager 24, 25, 26 übertragen. In dieser Anwendung besteht das axiale Lager aus drei getrennten Teilen, wobei mindestens zwei jener Teile Gegenoberflächen haben, die Teil einer Kugelfläche sind.
Radiale Kräfte des Kopfes werden über das radiale Lager 17 der Hauptwelle zur Hauptwelle und weiter zum Rahmen des Brechers übertragen.
4 stellt einen horizontalen Querschnitt eines unteren Teils des in 1 gezeigten Brechers dar. Die gezeigten Hauptteile sind der untere Rahmen 1, die Hauptwelle 3, die Exzenterwelle 9, die Stellkolbenführung 11, das radiale Lager 13 der Exzenterwelle und das radiale Lager 17 der Hauptwelle.
Die Figur zeigt auch die folgenden Kräfte, die in einem Brecher auftreten:

– eine radiale Komponente F_L einer Kraft, die auf den Rahmen des Brechers von der Hauptwelle wirkt, während Material gebrochen wird
– eine Reibungskraft F_μ1, die durch die Kraft F_L an der Oberfläche zwischen der Hauptwelle und dem radialen Lager der Hauptwelle verursacht wird
– eine Reibungskraft F_μ2, die durch die Kraft F_L an der Oberfläche zwischen der Exzenterwelle und dem radialen Lager der Exzenterwelle verursacht wird
– eine Drehkraft M, die durch die Reibungskräfte F_μ1 und F_μ2 verursacht wird und auf den Stellkolben wirkt
– eine Auflagerkraft F, die durch die Stellkolbenführung erzeugt wird und der Drehkraft M entgegenwirkt, wobei die Kraft F verhindert, dass sich der Stellkolben dreht.

Von der Hauptwelle wird die Kraft F_L übertragen, was die Reibungskräfte F_μ1 und F_μ2 verursacht, von denen die erste eine Reibungskraft zwischen der Hauptwelle und dem radialen Lager der Hauptwelle ist, und die zweite eine Reibungskraft zwischen der Exzenterwelle und dem radialen Lager der Exzenterwelle ist. In einer normalen Schmierungssituation ist der Reibungskoeffizient sehr klein, zum Beispiel 0,001, was verursacht, dass die Reibungskraft auch sehr klein ist.
Falls sich die Schmierungssituation verschlechtert, wird der Reibungskoeffizient dramatisch ansteigen und mit ihm die Reibungskraft, zum Beispiel 10 ... 100 mal. Lagerreibung verursacht die Drehkraft M am Stellkolben, wobei der Drehkraft durch die Auflagerkraft F der Stellkolbenführung entgegengewirkt wird. Durch Messen der Kraft F oder ihrer Wirkungen kann Information über Lagerreibungskräfte erhalten werden. Durch gleichzeitiges Überwachen der vom Brecher verbrauchten Leistung, der Brechereinstellung und des Steuerungsdrucks des Brechers, kann ein ausreichendes Verständnis der Belastungssituationen verschiedener Lager erreicht werden. Falls die Belastungs- und Schmierungssituation der Lager kritisch wird, kann der Schaden verhindert oder minimiert werden, durch Steuern des Brechers oder der Materialzufuhr, zum Beispiel durch Verringern oder Anhalten der Zugabe von Zufuhrmaterial, durch Vergrößern der Brechereinstellung, durch Anhalten des Brechers oder durch Geben eines Warnsignals an den Brecherbetreiber, auf Basis dessen der Betreiber entscheidet, welche Handlungen unternommen werden sollten, um das Problem zu eliminieren.
In 5a ist der untere Teil eines Brechers dargestellt, der vom in 1 gezeigten Typ ist, und der unter anderem eine Exzenterwelle 9, einen Stellkolben 10, ein axiales Lager 12 der Exzenterwelle, ein radiales Lager 13 der Exzenterwelle, ein axiales Lager 14, 15, 16 der Hauptwelle und ein radiales Lager 17 der Hauptwelle, wie auch Sensoren 27 und 28 umfasst. In einem Brecher gemäß 5a wird die Auflagerkraft der Drehkraft, die durch den Sensor 27 verursacht wird und den Stellkolben 10 beeinflusst, durch den Sensor 27 überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens am radialen Lager 13 der Exzenterwelle oder dem radialen Lager 17 der Hauptwelle. Der Sensor ist in die Stellkolbenführung 11 eingefügt. Die Auflagerkraft einer Drehkraft, die durch die Exzenterwelle verursacht wird und auf das axiale Lager 12 der Exzenterwelle wirkt, wird durch Sensor 28 überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens am axialen Lager der Exzenterwelle.
In 5b ist der obere Teil eines Brechers dargestellt, der von derselben Art wie der in 1 gezeigte ist, und der unter anderem eine Hauptwelle 3, ein Traglager 19 und einen Sensor 29 aufweist. In einem Brecher gemäß 5b wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die von dem Sensor 29 verursacht wird und das Traglager beeinflusst, vom Sensor 29 überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens am Traglager.
In Brechern, die gemäß den 5a und 5b ausgerüstet sind, kann zum Beispiel die Form der folgenden Lageroberflächen durch Sensoren kontrolliert werden:

– Lageroberflächen der Kombination der axialen Lager 14, 15, 16
– Exzenterwelle 9 – axiales Lager 12 der Exzenterwelle
– Exzenterwelle 9 – radiales Lager 13 der Exzenterwelle
– Hauptwelle 3 – (oberes) Traglager 19.

6a stellt den unteren Teil eines Brechers derselben Art wie derjenige, der in 2 gezeigt und gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dar, der unter anderem eine Hauptwelle 3, eine Exzenterwelle 9, ein Stellkolben 10, ein axiales Lager 12 der Exzenterwelle, ein radiales Lager 13 der Exzenterwelle, ein axiales Lager 14, 15, 16 der Hauptwelle, ein radiales Lager 17 der Hauptwelle und Sensoren 29 und 30 umfasst. In 6b ist auf ähnliche Weise der obere Teil eines Brechers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, der unter anderem die Hauptwelle 3, ein Traglager 31, 32 und einen Sensor 33 aufweist.
In einem Brecher gemäß 6a wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die vom Sensor 29 verursacht wird und auf das radiale Lager der Exzenterwelle gerichtet ist, mittels Sensor 29 überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens im radialen Lager der Exzenterwelle. Mittels Sensor 30 wird eine Auflagerkraft einer Drehkraft, die durch den Sensor verursacht wird und auf den Stellkolben gerichtet ist, überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens in dem axialen Lager der Hauptwelle.
In einem Brecher gemäß 6b wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die vom Sensor 33 verursacht wird und auf das Traglager 31, 32 gerichtet ist, mittels Sensor 33 überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens im Traglager.
In einem Brecher gemäß 2 und ausgerüstet gemäß 6 können zum Beispiel die folgenden Lageroberflächen durch Sensoren überwacht werden:

– die Lageroberflächen der Lagerkombination 14, 15, 16 der Hauptwelle,
– Exzenterwelle 9 – axiales Lager 12 der Exzenterwelle,
– Exzenterwelle 9 – radiales Lager 13 der Exzenterwelle,
– Lageroberflächen 3, 26, 27, 2 zwischen der Traglagerkombination, dem Rahmen und der Hauptwelle.

7 ist eine Darstellung des Mittelteils des Brechers gemäß 3 und ausgerüstet mit Sensoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind. Die Figur zeigt unter anderem die Hauptwelle 3, den Kopf 4, die Exzenterwelle 9, das axiale Lager 12 der Exzenterwelle, das radiale Lager 13 des Kopfes, das axiale Lager 24, 25, 26 des Kopfes, das radiale Lager 17 der Hauptwelle und Sensoren 34, 35, 36 und 37.
In einem Brecher gemäß 7 wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die vom Sensor 34 verursacht wird und auf das axiale Lager der Exzenterwelle wirkt, durch Sensor 34 überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens in dem axialen Lager der Exzenterwelle. Mittels Sensor 35 wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die vom Kopf verursacht wird und auf das axiale Lager des Kopfes zielt, überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens in dem axialen Lager des Kopfes. Mittels Sensor 36 wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die durch die Hauptwelle verursacht wird und auf das radiale Lager der Hauptwelle wirkt, überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens in dem radialen Lager der Hauptwelle. Mittels Sensor 37 wird die Auflagerkraft einer Drehkraft, die vom Sensor verursacht wird und auf das radiale Lager des Kopfes wirkt, überwacht. Falls der Sensor einen Anstieg in der Auflagerkraft detektiert, ist es ein Zeichen eines beginnenden Schadens in dem radialen Lager des Kopfes.
Die Sensoren 36 und 37 befinden sich nicht in einer festen Position in Bezug auf den Brecher, sondern der Sensor 36 bewegt sich mit der Exzenterwelle und der Sensor 37 bewegt sich mit dem Kopf. Deshalb erfordert die Übertragung des Sensorsignals vom Sensor zur Außenseite des Brechers spezielle Einrichtungen. Jedoch kann diese Funktion mit einem Schleifring oder mit einem mit dem Sensor verbundenen Sender und einem außerhalb des Brechers angeordneten Empfänger ausgeführt werden.
In einem Brecher gemäß 7 können zum Beispiel die folgenden Lageroberflächen durch Sensoren überwacht werden:

– die Lageroberflächen der Kombination der axialen Lager 24, 25 des Kopfes,
– die Lageroberflächen zwischen dem Rahmen 20 und der Exzenterwelle 9,
– Hauptwelle 3 – radiales Lager 17 der Hauptwelle,
– Exzenterwelle 9 – radiales Lager 13 des Kopfes.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeine besondere Sensortechnologie beschränkt. Überwachen des Zustandes eines Lagers kann nicht nur auf Messen einer Kraft basieren, sondern auch auf Messen einer Verschiebung oder zum Beispiel auf der Messung eines Oberflächendruckes. Zusätzlich zu einer Kraft kann ein Biegungsmoment auch gemessen werden, wie auch eine Verwindung, die dadurch verursacht wird. Deshalb können zum Beispiel ein piezoelektrischer Sensor, ein Kraftsensor, ein mechanischer Sensor, ein Drucksensor oder ein Dehnungsmessgerät-Transducer als ein Sensor verwendet werden.
Von der Sichtweise der Erfindung aus ist es bedeutungslos, auf welche Weise der Sensor den Schaden anzeigt: Die Anzeige kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch übermittelt werden. Die Überwachung kann nicht nur auf der direkten Überwachung eines Lagers basieren, sondern auch auf einer indirekten Überwachung über ein anderes Bauteil.

Claims

Verfahren zum Überwachen des Zustands von Lagern in einem Kegel- oder Kreiselbrecher und zum Verringern von Schäden, die durch ein abgenutztes oder beschädigtes Lager verursacht werden, dadurch gekennzeichnet, dass Reibungskräfte zwischen Lageroberflächen in einem Brecher durch einen Sensor überwacht werden und dass Information, die aus der von der Sensoranordnung ausgeführten Überwachung der Reibungskraft erhalten wird, in einem Alarm- oder Steuerungssystem des Brechers verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskraft zwischen Lageroberflächen des Brechers durch einen piezoelektrischen Sensor, einen Kraftsensor, einen mechanischen Sensor, einen hydraulischen Sensor oder einen Dehnungsmeßgerättransducer überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskraft zwischen Lageroberflächen durch einen Sensor überwacht wird, der in eine Stellkolbenführung integriert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal von einem oder mehreren Sensoren analysiert wird, und durch Vergleichen davon mit Referenzmaterial, das zuvor in einem Steuerungssystem gespeichert wurde, Information darüber erhalten wird, welche Lageroberfläche beschädigt wird.
Kegelbrecher, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen Sensor aufweist, der ein Ausgabesignal bereitstellen kann, das sich auf eine Reibungskraft zwischen Lageroberflächen des Brechers bezieht.
Brecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brecher ein Kreiselbrecher ist.
Brecher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein piezoelektrischer Sensor, ein Kraftsensor, ein mechanischer Sensor, ein hydraulischer Sensor oder ein Dehnungsmeßgerättransducer ist.
Brecher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in eine Stellkolbenführung integriert ist.