Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Beschickung eines von einem Brecherantrieb über Übertragungselemente angetriebenen Brechers einer Materialzerkleinerungsanlage, wobei dem Brecher zu brechendes Material, insbesondere zu brechendes Gesteinsmaterial, zugeführt wird, wobei ein Füllstand des Brechers, vorzugsweise an einem Brechereinlauf, mit Hilfe eines Füllstandsensors ermittelt wird und wobei der dem Brecher zugeführte Volumenstrom an zu brechendem Material in Abhängigkeit von dem ermittelten Füllstand eingestellt und/oder geregelt wird.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Steuereinheit zum Betrieb einer solchen Materialzerkleinerungsanlage.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens. Materialzerkleinerungsanlagen der oben genannten Art werden zur Zerkleinerung von Gesteinsmaterial, beispielsweise von Natursteinen, Beton, Ziegeln oder Recyclingmaterial, verwendet. Das zu zerkleinernde Material wird einer Aufgabeeinheit der Materialzerkleinerungsanlage, beispielsweise in Form eines Trichters, zugeführt und über Transporteinrichtungen, beispielsweise eine Vibrationsaufgaberinne, oder einem Bandförderer einem Brecher zugeführt. Dem Brecher kann eine Vorabsiebung vorgeschaltet sein, um einen Feinanteil oder ein Mittelkorn, welches bereits die geeignete Korngröße aufweist, an dem Brecher vorbeizuleiten. Der Brecher selbst kann als Backenbrecher, als Prallbrecher oder als Kegelbrecher ausgebildet sein. Bei einem Backenbrecher bilden zwei schräg zueinander angeordnete Brechbacken einen keilförmigen Schacht aus, in den das zu zerkleinernde Material eingeführt wird. Während eine Brechbacke feststehend angeordnet ist, kann die gegenüberliegende Brechbacke mittels eines Exzenters bewegt werden. Es ergibt sich ein elliptischer Bewegungsablauf der bewegten Brechbacke, wodurch das Brechtgut zerdrückt und in dem Schacht nach unten zu einem Brechspalt geführt wird. Die Spaltbreite des Brechspaltes und damit die Korngröße des zerkleinerten Materials, welches durch den Brechspalt aus dem keilförmigen Schacht abgeführt wird, kann mit Hilfe einer Spalteinstellung eingestellt werden. Der Füllstand des in den Schacht eingeführten, zu zerkleinernden Materials kann mit Hilfe eines Füllstandsensors, der beispielsweise als Ultraschallsensor ausgebildet ist, gemessen werden. Der Volumenstrom des über die Transporteinrichtung dem Brecher zugeführt Materials kann durch entsprechende Ansteuerung der Transporteinrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Füllstand eingestellt werden.

Während des Brechvorgangs ist der Brecher hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Diese ergeben sich unter anderem aus der Aufgabegröße, der Kornverteilung und der Druckfestigkeit des zugeführten Materials sowie aus dem gewünschten Zerkleinerungsverhältnis und dem Füllstand des zu brechenden Materials innerhalb der Brechkammer des Brechers. Bei fehlerhafter Bedienung der Materialzerkleinerungsanlage, insbesondere bei zu großer Aufgabekorngröße und zu großem Zerkleinerungsverhältnis, kann es zu einer Überlastung des Brechers kommen. Dadurch können verschiedene, hoch belastete Bauteile des Brechers, des Brecherantriebs oder der Übertragungselemente beschädigt werden oder übermäßig schnell verschleißen.

Aus der WO 2016/162598 sind ein Verfahren und ein Brecher bekannt, welche ein Überbrücken des Brechers erkennen. Bei dem als Kegelbrecher ausgebildeten Brecher ist ein Schaft des Kegels drehbar in einem Axiallager gehalten. Das Axiallager ist auf radial von den Außenwänden des Kegelbrechers ausgehenden Armen als Träger gelagert. Eine Überbrückung des Brechers kann auftreten, wenn sich zwischen dem Kegel und einem Arm Material einklemmt und der Kegel dadurch angehoben wird, was zu einer Beschädigung des Brechers führen kann. Um eine solche Überbrückung zu einem Arm des Trägers zu erkennen, wird die Belastung des Trägers ermittelt und ausgewertet. Dazu kann der Druck in einem Hydraulikzylinder eines hydraulischen Aktuators zur vertikalen Verstellung des Kegels gemessen werden. Bei der Auswertung kann auch die Leistungsaufnahme eines Antriebs des Brechers berücksichtigt werden. Ebenfalls beschrieben ist die Möglichkeit, in die Arme des Trägers eingebrachte mechanische Spannungen, beispielsweise mittels Dehnungsmessstreifen, zu messen und auszuwerten. Die Messung kann dabei unmittelbar an den Armen, aber auch an benachbarten Bauelementen, die mit den Armen in Verbindung stehen, erfolgen. Wurde ein Überbrücken des Brechers erkannt, so ist vorgeschlagen, die Beladung des Brechers zu reduzieren oder zu unterbrechen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine Überlastung eines Brechers einer Materialzerkleinerungsanlage sicher vermeidet. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die mechanische Belastung des Brechers oder eine von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße direkt oder indirekt bestimmt wird und dass der Füllstand des Brechers in Abhängigkeit von der bestimmten mechanischen Belastung oder der davon abhängigen Kenngröße eingestellt wird. Unterschiedliche Materialeigenschaften, wie unterschiedliche Aufgabegrößen, Kornverteilungen, Druckfestigkeiten und unterschiedliche Zerkleinerungsverhältnisse führen bei einem gegebenen Füllstand zu unterschiedlichen Belastungen des Brechers. Erfindungsgemäß wird die mechanische Belastung des Brechers oder eine von der mechanischen Belastung des Brechers abhängigen Kenngröße bestimmt. In Abhängigkeit von der mechanischen Belastung des Brechers wird ein Füllstand des Brechers vorgegeben, bei dem bei einem größtmöglichen Materialdurchsatz eine Überlastung des Brechers sicher vermieden ist. Dies erfolgt vorzugsweise durch Regelung der materialzuführenden Komponenten, beispielsweise einer Vibrationsaufgaberinne, in Abhängigkeit von dem mit Hilfe des Füllstandsensors gemessenen Füllstand des Brechers.

Eine zuverlässige Bestimmung der vorliegenden mechanischen Belastung des Brechers kann dadurch erreicht werden, dass als von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße die mechanische Belastung und/oder das Bewegungsverhalten zumindest eines Bauteils des Brechers, der Übertragungselemente und/oder des Brecherantriebs gemessen wird und/oder dass als von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße ein Betriebszustand des Brecherantriebs gemessen wird. Dabei erfolgt die Messung der mechanischen Belastung des zumindest einen Bauteils vorzugsweise an einem mechanisch stark belasteten Bauteil des Brechers, der Übertragungselemente oder des Brecherantriebs. Ist durch die erfindungsgemäße Einstellung des Füllstandes sichergestellt, dass das mechanisch stark belastete Bauteil nicht überlastet wird, so kann davon ausgegangen werden, dass auch die übrigen Komponenten des Brechers in ihrem zulässigen Belastungsbereich gefahren werden. Als Übertragungselemente werden im Sinne der vorliegenden Erfindung aller Bauteile verstanden, welche zur Moment- und/oder Leistungsübertragung von dem Brecherantrieb zu dem Brecher vorgesehen sind.

Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der mechanischen Belastung des zumindest einen Bauteils des Brechers, der Übertragungselemente und/oder des Brecherantriebs eine elastische Dehnung des zumindest einen Bauteils bestimmt wird und dass der Füllstand des Brechers in Abhängigkeit von der ermittelten elastischen Dehnung des Bauteils oder einer daraus abgeleiteten Größe eingestellt wird. Die elastische Dehnung des zumindest einen Bauteils ist unmittelbar von der mechanischen Belastung des Bauteils und damit von der mechanischen Belastung des Brechers abhängig. Durch ihre Überwachung kann der Füllstand des Brechers derart eingestellt werden, dass eine Überlastung des Brechers sicher vermieden wird.

Eine einfache und zuverlässige Messung der elastischen Dehnung des zumindest einen Bauteils kann dadurch erreicht werden, dass die elastische Dehnung mit zumindest einem Sensor, beispielsweise einem Dehnungsmessstreifen (DMS), bestimmt wird. Vorteilhaft kann der zumindest eine Dehnungsmessstreifen einfach an dem zu überwachenden Bauteil befestigt werden.

Vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass aus der elastischen Dehnung eine mechanische Spannung des zumindest einen Bauteils des Brechers, der Übertragungselemente oder des Brecherantriebs bestimmt wird und dass der Füllstand des Brechers in Abhängigkeit von der mechanischen Spannung des zumindest einen Bauteils des Brechers, der Übertragungselemente oder des Brecherantriebs eingestellt wird. Die bestimmte mechanische Spannung kann zulässigen Spannungen des verwendeten Werkstoffes gegenübergestellt werden. Daraufhin kann der Füllstand des Brechers derart eingeregelt werden, dass die zulässigen Spannungen des verwendeten Werkstoffes des Bauteils, vorteilhaft unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors, nicht überschritten werden.

Gemäß einer möglichen Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass zur Bestimmung des Bewegungsverhaltens des zumindest einen Bauteils des Brechers, der Übertragungselemente und/oder des Brecherantriebs eine Beschleunigung, vorzugsweise mit einem Beschleunigungssensor, und/oder eine Drehzahl und/oder eine Drehzahländerung, vorzugsweise mit einem Drehzahlsensor, bestimmt wird. Bei einer Änderung der Belastung des Brechers ändert sich das Bewegungsverhalten im Antriebsstrang. Dabei kann es sich um eine anhaltende Änderung des Bewegungsverhaltens, beispielsweise einer Drehzahl, oder um eine kurzfristige Änderung handeln, beispielsweise wenn auf Grund einer Änderung des Bewegungsverhaltens die Leistung des Brecherantriebs nachgeregelt und eine vorgegebene Solldrehzahlen wieder eingestellt wird. Aus einer durch eine veränderte Belastung des Brechers verursachten Änderung in dem Bewegungsverhalten des zumindest einen Bauteils des Brechers, der Übertragungselemente und/oder des Brecherantriebs kann auf die Belastung des Brechers geschlossen werden.

Üblicherweise ist es vorgesehen, den Brecherantrieb mit einer einstellbaren Nenndrehzahl zu betreiben. Bei einer Änderung der Belastung des Brechers wird die Nenndrehzahl durch eine entsprechende Leistungsanpassung des Brecherantriebs eingeregelt. Die von dem Brecherantrieb aufzubringende Leistung und die damit zusammenhängenden Betriebsparameter sind damit abhängig von der vorliegenden Belastung des Brechers. Wird die Leistung des Brecherantriebs bei einer wechselnden Belastung des Brechers nicht nachgeregelt, so führt dies zu einer Änderung der Drehzahl des Brecherantriebs. Daher kann es vorgesehen sein, dass der Betriebszustand des Brecherantriebs durch eine Leistungsabgabe und/oder durch ein Drehmoment und/oder durch einen Energieverbrauch und/oder durch einen Kraftstoffverbrauch und/oder durch eine Drehzahl des Brecherantriebs bestimmt wird. Diese Größen hängen unmittelbar mit der von dem Brecher aufzubringenden Last und damit der mechanischen Belastung des Brechers zusammen, sodass bei ihrer Kenntnis ein geeigneter Füllstand des Brechers eingestellt werden kann.

Eine Überlastung des Brechers kann dadurch vermieden werden, dass der Füllstand des Brechers reduziert wird, wenn die mechanische Belastung des Brechers oder eine direkt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet oder wenn eine umgekehrt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße einen vorgegebenen unteren Schwellwert unterschreitet und/oder dass der Füllstand des Brechers reduziert wird, wenn die mechanische Belastung des Brechers oder eine direkt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße innerhalb eines vorgegebenen ersten Zeitraums Ati den vorgegebenen oberen Grenzwert mit einer vorgegebenen Häufigkeit oder über eine vorgegebene Dauer überschritten hat oder wenn eine umgekehrt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße innerhalb des vorgegebenen ersten Zeitraums Ati den vorgegebenen unteren Schwellwert mit einer vorgegebenen Häufigkeit oder über eine vorgegebene Dauer unterschritten hat. Der Grenzwert bzw. der Schwellwert legen fest, wann die zulässige Belastung des Brechers überschritten wird. Erfolgt die Reduzierung des Füllstandes des Brechers bereits bei einmaligem Überschreiten des Grenzwertes bzw. Unterschreiten des Schwellwertes, so kann eine schnelle Reaktion auf eine zu hohe Belastung des Brechers erreicht werden. Muss der Grenzwert innerhalb des vorgegebenen ersten Zeitraums Ati mehrfach oder in Summe über eine vorgegebene Dauer überschritten werden, um eine Reduzierung des Füllstands zu erreichen, so kann die Aussagesicherheit in der Bewertung der Belastung des Brechers erhöht werden. Entsprechendes gilt für die Unterschreitung des Schwellwertes für die umgekehrt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße. Die Vorgabe einer Häufigkeit der Überschreitung des Grenzwertes bzw. Unterschreitung des Schwellwertes ist insbesondere bei Backenbrechern vorteilhaft, da diese durch das zyklische Öffnen und Schließen der beweglichen Brechbacke einer zyklischen Belastung ausgesetzt sind.

Ein hoher Durchsatz des Brechers kann dadurch erreicht werden, dass der Füllstand des Brechers erhöht wird, wenn die mechanische Belastung des Brechers oder eine direkt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße einen vorgegebenen unteren Grenzwert über einen vorgegebenen zweiten Zeitraum At ₂ nicht überschreitet oder wenn eine umgekehrt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße einen vorgegebenen oberen Schwellwert über den vorgegebenen zweiten Zeitraum At ₂ nicht unterschreitet und/oder dass der Füllstand des Brechers erhöht wird, wenn die mechanische Belastung des Brechers oder eine direkt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße den vorgegebenen unteren Grenzwert über den vorgegebenen zweiten Zeitraums At ₂ nicht mehr als mit einer vorgegebenen zweiten Häufigkeit oder länger als eine vorgegebene Dauer überschreitet oder wenn eine umgekehrt von der mechanischen Belastung des Brechers abhängige Kenngröße den vorgegebenen oberen Schwellwert über den vorgegebenen zweiten Zeitraum nicht mehr als mit einer vorgegebenen zweiten Häufigkeit oder länger als eine vorgegebene Dauer unterschreitet. Durch eine dauerhafte Unterschreitung des Grenzwertes bzw. Überschreitung des Schwellwertes kann eine niedrige mechanische Belastung des Brechers nachgewiesen werden. Durch Erhöhung des Füllstandes kann der Durchsatz des Brechers erhöht werden, ohne dass diese überlastet wird. Dies ermöglicht einen wirtschaftlichen Betrieb des Brechers bzw. der Materialzerkleinerungsanlage.

Ist es vorgesehen, dass nach einer Reduzierung und/oder einer Erhöhung des Füllstands des Brechers bis nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit At _b iindi , At _b iind2 keine erneute Bestimmung und/oder Bewertung der mechanischen Belastung des Brechers oder der von der mechanischen Belastung des Brechers abhängigen Kenngröße und/oder keine erneute Einstellung des Füllstandes des Brechers erfolgt, so verbleibt nach einer eingeleiteten Änderung des Füllstandes ausreichend Zeit, dass sich der neu vorgegebene Füllstand einstellt. Ein Schwingen des Regelkreises kann so vermieden werden.

Vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass der Füllstand des Brechers jeweils um einen vorgegebenen, absoluten Betrag reduziert und/oder erhöht wird oder dass der Füllstand des Brechers jeweils um einen relativ auf den aktuellen Füllstand bezogenen Wert reduziert und/oder erhöht wird. Die Änderung des Füllstandes um absolute Beträge ist einfach umsetzbar. Vorteilhaft ist dabei die Änderung des Füllstandes beim Reduzieren und beim Erhöhen gleich, sodass bestimmte Füllstände, die für bestimmte Aufgaben optimiert sind, immer wieder eingestellt werden können. Bei relativ auf den vorliegenden Füllstand bezogenen Änderungen können unterschiedliche Änderungen des Füllstands vorgenommen werden, beispielsweise ist es möglich, dass, ausgehend von großen Füllständen, große Änderungen und, ausgehend von kleinen Füllständen, kleine Änderungen des Füllstandes vorgenommen werden. Selbstverständlich sind auch Anwendungen denkbar, bei denen umgekehrt vorgegangen wird. Dies ermöglicht eine genaue Einstellung des Füllstandes insbesondere bei großen Zerkleinerungsverhältnissen (kleine Spaltbreite des Brechspaltes), welche eine hohe Belastung des Brechers bewirken und daher einen vergleichsweise geringen Füllstand erfordern. Das Zerkleinerungsverhältnis beschreibt das Verhältnis der Korngröße des Aufgabeguts bei 80 % Siebdurchgang zur Korngröße des Endprodukts bei 80 % Siebdurchgang. Es wird so auch bei großen Zerkleinerungsgraden des Brechers ein hoher Durchsatz des Brechers bzw. der Materialzerkleinerungsanlage erreicht.

Eine einfache Bewertung der Belastung des Brechers, welche beispielsweise einfach in ein Computerprogramm implementiert werden kann, kann dadurch erreicht werden, dass Belastungskategorien festgelegt werden, welche jeweils einer geringen Belastung, einer gewünschten Belastung oder einer überhöhten Belastung des Brechers zugeordnet werden, dass aufeinanderfolgend bestimmte mechanische Belastungen des Brechers oder aufeinanderfolgend bestimmte Werte der von der mechanischen Belastung des Brechers abhängigen Kenngröße jeweils einer Belastungskategorie zugeordnet werden. In Abhängigkeit der Belastungskategorie, welcher die ermittelten Belastungen bzw. Kennwerte zugeordnet wurden, kann dann die Einstellung des Füllstandes erfolgen.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Füllstand des Brechers reduziert wird, wenn über eine vorgegebene erste Zeitspanne eine vorgegebene Anzahl an ermittelten Belastungen des Brechers oder Werten der von der Belastung abhängigen Kenngröße einer einer überhöhten Belastung zugeordneten Belastungskategorie zugeordnet werden, dass der Füllstand des Brechers erhöht wird, wenn über eine vorgegebene zweite Zeitspanne eine vorgegebene Anzahl an ermittelten Belastungen oder Werten der von der Belastung abhängigen Kenngröße einer einer geringen Belastung zugeordneten Belastungskategorie zugeordnet werden und dass der Füllstand nicht verändert wird, wenn die ermittelten Belastungen oder die Werte des von der Belastung abhängigen Kennwerts einer gewünschten Belastung zugeordneten Belastungskategorie zugeordnet werden. Der Füllstand des Brechers wird so je nach Zuordnung der ermittelten Belastung des Brechers oder der davon abhängigen Kenngröße in die jeweiligen Belastungskategorien eingestellt.

Brecher weisen zumeist eine zyklische Belastung auf, wobei sich periodisch wiederholende, maximale Belastungen auftreten. Diese maximal auftretenden Belastungen dürfen die maximale Belastung des Brechers zumindest nicht dauerhaft überschreiten. Daher kann es vorgesehen sein, dass bei einer periodisch wechselnden Belastung des Brechers die Maximalwerte der Belastung des Brechers oder die den Maximalwerten zugeordneten Werte des von der Belastung des Brechers abhängigen Kennwerts bestimmt werden und dass der Füllstand des Brechers in Abhängigkeit von den Maximalwerten der Belastung des Brechers oder den den Maximalwerten zugeordneten Werten des von der Belastung des Brechers abhängigen Kennwerts eingestellt wird.

Die die Steuereinrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird durch eine Steuereinrichtung zum Betrieb einer Materialzerkleinerungsanlage mit einem Brecher gelöst, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung zumindest folgender Schritte ausgebildet ist:

- Erfassung und Speicherung einer mechanische Belastung des Brechers oder einer von der mechanischen Belastung des Brechers abhängigen Kenngröße,

- Einstellen des Füllstands des Brechers in Abhängigkeit von der erfassten mechanischen Belastung oder der davon abhängigen Kenngröße.

Die Steuereinrichtung ermöglicht so die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 -14 ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Computer läuft.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, das in einem in einen Computer einsetzbaren Medium gespeichert ist, umfassend computerlesbare Programmmittel, mit denen ein Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -14 ausführen kann.

Die Computerprogrammprodukte können einfach in einer Steuereinheit der Materialzerkleinerungsanlage implementiert werden. Sie können vorteilhaft auf Meßsignale eines bereits vorliegenden Füllstandsensors, der mit der Steuereinheit verbunden ist, zurückgreifen. Weiterhin können Sie auf bereits vorliegende Regelstrecken, mit welchen die materialzuführenden Komponenten in Abhängigkeit von dem Signal des Füllstandsensors geregelt werden, einwirken. Das Verfahren kann so durch eine einfache Softwareerweiterung kostengünstig in bereits bestehende Materialzerkleinerungsanlagen integriert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in einer seitlichen, teilweise geschnittenen Darstellung eine

Materialzerkleinerungsanlage mit einem Brecher,

Figur 2 in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung den in Figur 1 gezeigten Brecher,

Figur 3 in einem Spannungs-Zeit-Diagramm aufgetragene Messwerte für eine mechanische Spannung eines Bauteils des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Brechers und

Figur 4 in einer vereinfachten Darstellung eine Bildschirmausgabe verschiedener Belastungskategorien.

Figur 1 zeigt in einer seitlichen, teilweise geschnittenen Darstellung eine Materialzerkleinerungsanlage 10 mit einem Brecher 50. Die Materialzerkleinerungsanlage 10 kann als mobile Anlage mit einem Chassis 1 1 und einem Kettenantrieb 13 ausgebildet sein. Sie weist eine Aufgabeeinheit 20, bedarfsweise eine Vorabsiebung 30, den Brecher 50 und zumindest ein Brecherabzugsband 40 auf.

Im Bereich der Aufgabeeinheit 20 kann ein Trichter 21 angeordnet sein. Der Trichter 21 weist Trichterwände 22 auf. Er lenkt das zugeführte Aufgabematerial 70 auf eine Vibrationsaufgaberinne 23. Die Vibrationsaufgaberinne 23 fördert das Aufgabematerial 70 zu einem Doppeldecker-Vorsieb 31 der Vorabsiebung 30. Das Doppeldecker-Schwerstücksieb 31 weist ein als vergleichsweise gröberes Sieb ausgebildetes Oberdeck 32 und ein als vergleichsweise feineres Sieb ausgebildetes Unterdeck 34 auf. Es wird von einem Antrieb 33 in Kreisschwingung versetzt. Das Oberdeck 32 trennt einen Feinanteil 71 und ein Mittelkorn 72 von dem zu brechenden Material 73. Das Unterdeck 34 trennt den Feinanteil 71 von dem Mittelkorn 72. Der Feinanteil 71 kann wahlweise aus der Materialzerkleinerungsanlage 10 geleitet oder durch entsprechende Stellung einer Bypassklappe dem Mittelkern 72 zugeführt werden. Das Mittelkorn 72 wird über einen Bypass an dem Brecher 50 vorbei zu dem Brecherabzugsband 40 geführt. Das zu brechenden Material 73 wird am Ende der Vorabsiebung 30 dem Brecher 50 über einen Brechereinlauf zugeführt.

Der Brecher 50 ist als Backenbrecher ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, andere Brecher 50 vorzusehen, beispielsweise Prallbrecher oder Kegelbrecher. Der Brecher 50 weist eine feste Brechbacke 51 und eine bewegte Brechbacke 52 auf. Diese sind schräg verlaufend zueinander ausgerichtet, sodass zwischen ihnen ein sich zu einem Brechspalt 56 hin konisch verjüngender Schacht ausgebildet ist. Die bewegte Brechbacke 52 wird von einem Exzenter 54 angetrieben. Der Exzenter 54 kann über eine Antriebswelle 55 mit einer Antriebseinheit 12 der Materialzerkleinerungsanlage 10 verbunden sein. Die Antriebseinheit 12 dient als Brecherantrieb. Sie kann weiterhin auch als Antrieb für die Fördereinrichtungen sowie den Kettenantrieb und ggf. weiterer bewegter Komponenten der Materialzerkleinerungsanlage 10 verwendet sein. Durch den Exzenter 54 wird die bewegte Brechbacke 52 in einer elliptischen Bewegung auf die feste Brechbacke 51 zu- und von dieser wegbewegt. Während eines solchen Hubes ändert sich auch der Abstand zwischen den Brechbacken 51 , 52 im Bereich des Brechspalts 56. Durch die Bewegung der bewegten Brechbacke 52 wird das zu brechenden Material 73 entlang des konischen Schachtes immer weiter zerkleinert, bis es eine Korngröße erreicht hat, die es ihm ermöglicht, den Schacht durch den Brechspalt 56 zu verlassen. Das zerkleinerte Material 74 fällt auf das Brecherabzugsband 40 und wird über dieses weiter gefördert. Dabei kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass es an einem Magnetabscheider 41 vorbeigeführt wird, der metallische magnetische Bestandteile von dem zerkleinerten Material 74 trennt und seitlich ausgeworfen.

Dem Brecher 50 ist ein Füllstandssensor 61 zugeordnet. Der Füllstandssensor 61 ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Er ist vorliegend als Ultraschallsensor ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, andere Sensortypen zu verwenden, beispielsweise optische Sensoren (beispielsweise ein Kamerasystem) oder mechanisch wirkende Sensoren. Der Füllstandssensor 61 überwacht den Füllstand des Brechers 50 mit zu brechendem Material 73. Er ist Teil einer kontinuierlichen Beschickungsregelung der Materialzerkleinerungsanlage 10. Dazu werden die materialzuführenden Komponenten der Materialzerkleinerungsanlage 10, insbesondere die Vibrationsaufgaberinne 23 und/oder das Doppeldecker-Vorsieb 31 , entsprechend der Signale des Füllstandssensors 61 angesteuert und damit der Volumenstrom des dem Brecher 50 zugeführten, zu brechenden Materials 73 geregelt.

Figur 2 zeigt in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung den in Figur 1 gezeigten Brecher 50. Deutlich zu erkennen ist der zu dem Brechspalt 56 hin konisch zulaufende Schacht des Brechers 50 zwischen den beiden Brechbacken 51 , 52, dem das zu brechenden Material 73 über die Vorabsiebung 30 zugeführt wird. Die bewegte Brechbacke 52 wird über den Exzenter 54 angetrieben. Dazu ist die bewegte Brechbacke 52 auf einer beweglich gelagerten Brechschwinge 53 befestigt, auf die der Exzenter 54 einwirkt. Zum Brechspalt 56 hin kann die Brechschwinge 53 von einer Druckplatte 58 abgestützt sein. Die Druckplatte 58 ist der Brecherschwinge 53 gegenüberliegend mit einer Spalteinstellung 57 verbunden. Mit Hilfe der Spalteinstellung 57 kann die Breite des Brechspalts 56 und damit die Korngröße des zerkleinerten Materials 74 eingestellt werden. Der in Figur 1 schematisch dargestellte Füllstandssensor 60 ist in Figur 2 nicht gezeigt, er ist jedoch zur Überwachung des Füllstandes vorgesehen.

Die Druckplatte 58 ist ein Bauteil des Brechers 50. Sie ist während des Betriebs des Brechers 50 hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen sind repräsentativ für die Belastung des Brechers 50 als Ganzes. Dabei verändert sich die Belastung des Brechers 50 und damit die der Druckplatte 58 zyklisch mit der Bewegung der bewegten Brechbacke 52. Die maximalen Belastungen treten während eines Arbeitshubes auf, bei dem sich die bewegte Brechbacke 52 auf die feste Brechbacke 51 zubewegt. Diese maximalen Belastungen führen zu dem größten Verschleiß der Komponenten des Brechers 50. Sind die maximalen Belastungen zu groß, kann dies zur Beschädigung des Brechers 50, des Brecherantriebs oder der Übertragungselemente (z.B. Exzenter 54) führen.

Um die Belastung des Brechers 50 zu erfassen, kann beispielsweise an der Druckplatte 58 oder einem sonstigen mit der Druckplatte 58 in Verbindung stehenden, kraftübertragenden Bauteil ein Dehnungsmessstreifen (DMS) 60 befestigt sein. Der Dehnungsmeßstreifen 60 misst die elastische Dehnung der Druckplatte 58 oder eines kraftübertragenden Bauteils. Sie ist ein Maß für die mechanische Belastung der Druckplatte 58. Sie ist damit auch ein Maß für die mechanische Belastung des Brechers 50. Die Dehnung der Druckplatte 58 stellt eine von der mechanischen Belastung des Brechers 50 abhängige Kenngröße dar. Erfindungsgemäß wird der Füllstand des Brechers 50 in Abhängigkeit von der bestimmten mechanischen Belastung des Brechers 50 oder eine davon abhängigen Kenngröße eingestellt. Dies erfolgt durch entsprechende Ansteuerung einer oder mehrerer der dem Brecher 50 zu brechendes Material 73 zuführenden Komponenten in Abhängigkeit von dem mit dem Füllstandssensor 61 ermittelten Füllstand.

Figur 3 zeigt in einem Spannungs-Zeit-Diagramm aufgetragene Messwerte für eine mechanische Spannung eines Bauteils des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Brechers 50. Konkret sind maximale Spannungswerte 84, wie sie in aufeinanderfolgenden Hüben des als Backenbrecher des ausgebildeten Brechers 50 auftreten, gegenüber einer Spannungsachse 80 und einer Zeitachse 81 aufgetragen. Zur besseren Übersicht und Darstellung sind die maximalen Spannungswerte mit einer sehr niedrigen Frequenz dargestellt. In Praxis können je Zeiteinheit deutlich mehr Arbeitshübe ausgeführt und entsprechend der nachfolgenden Darstellung ausgewertet werden. Die maximalen Spannungswerte 84 sind vorliegend mit Hilfe des in Figur 2 gezeigten Dehnungsmeßstreifen 60 an der Druckplatte 58 gemessen. Ein oberer Grenzwert 82 und ein unterer Grenzwert 83 für die Spannungen sind als horizontale Punktlinien gekennzeichnet. Während der ersten fünf Hübe liegen die ermittelten maximal Spannungswerte 84 in dem gewünschten Bereich zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert 82, 83. Beim sechsten Hub überschreitet der gemessene, maximale Spannungswert 84 den oberen Grenzwert 82. Beim ersten Überschreiten des maximalen Spannungswertes 84 beginnt ein erster Zeitraum Ati

86.1 zu laufen. Der erste Zeitraum Ati 86.1 beträgt beispielsweise 2 Minuten. Er startet zu einem ersten Zeitpunkt ti 85.1 und endet zu einem dritten Zeitpunkt t ₃ 85.3. Überschreiten innerhalb des ersten Zeitraums Ati 86.1 eine vorgegebene Anzahl an maximalen Spannungswerten 84 den oberen Grenzwert 82, so wird von einer Überlastung des Brechers 50 ausgegangen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird von einer Überlastung des Brechers 50 ausgegangen, wenn innerhalb des ersten Zeitraums Ati 86.1 drei maximale Spannungswerte 84 den oberen Grenzwert 82 überschreiten. Dies erfolgt vorliegend zu einem zweiten Zeitpunkt t ₂ 85.2. Ab diesem zweiten Zeitpunkt t ₂ 85.2 wird der Füllstand des Brechers 50 reduziert. Gleichzeitig startet ein erster Wartezeitraum At _b iind 1 86.2. Innerhalb des ersten Wartezeitraums Atbiind 1 86.2 werden die ermittelten maximalen Spannungswerte 84 nicht ausgewertet und/oder es wird keine erneute Anpassung des Füllstandes vorgenommen. Dies bietet ausreichend Zeit, den Füllstand des Brechers 50 gemäß der neuen Vorgaben einzustellen. Vorliegend beträgt der erste Wartezeitraum Atbiind 1 86.2 zwei Minuten. Er endet an einem vierten Zeitpunkt t 85.4. Nach dem ersten Wartezeitraum Atbiind 1

86.2 werden die maximalen Spannungswerte 84 erneut erfasst und ausgewertet. Liegen diese zwischen den beiden Grenzwerten 82, 83, erfolgt keine weitere Korrektur des Füllstandes. Unterschreiten die maximalen Spannungswerte 84 den unteren Grenzwert 83, wie dies exemplarisch zu einem fünften Zeitpunkt t ₅ 85.5 gezeigt ist, so beginnt ein zweiter Zeitraum At ₂ 86.3 zu laufen. Vorliegend dauert der zweite Zeitraum At ₂ 86.3 eine Minute. Er endet somit zu einem sechsten Zeitpunkt t ₆ 85.6. Liegen, wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, innerhalb des zweiten Zeitraums At ₂ 86.3 die gemessenen maximalen Spannungswerte 84 unterhalb des unteren Grenzwertes 83, so wird nach Ablauf des zweiten Zeitraums At ₂ 86.3, also zum sechsten Zeitpunkt t ₆ 85.6, der Füllstand des Brechers 50 erhöht. Auch hier beginnt eine Wartezeit (zweiter Wartezeitraum Atbiind 2 86.4) mit der Änderung des Füllstandes zu laufen. Der zweite Wartezeitraum Atbiind 2 86.4 beträgt vorliegend zwei Minuten und entspricht damit dem ersten Wartezeitraum At _b | _in d 1 86.2. Er endet zu einem siebten Zeitpunkt t ₇ 85.7. Vorzugsweise ist die Dauer der Wartezeiträume Atbiind 1/2 86.2, 86.4 gleich. Innerhalb des zweiten Wartezeitraums At _b iind 2 86.4 werden die maximalen Spannungswerte 84 nicht gemessen bzw. nicht ausgewertet und/oder es erfolgt keine Anpassung des Füllstandes. Der zweite Wartezeitraum Atbiind 2 86.4 bietet somit ausreichend Zeit, dass sich der neue Füllstand des Brechers 50 einstellt. Nach Ablauf des zweiten Wartezeitraum Atbiind 2 86.4 erfolgt erneut die Überwachung der maximalen Spannungswerte 84.

Durch die in Figur 3 gezeigte Überwachung der maximalen Spannungswerte 84 und die jeweilige Einstellung des Füllstandes des Brechers 50 bei Über- oder Unterschreitung der jeweiligen Grenzwerte 82, 83 werden somit die maximalen Spannungen, vorliegend der Druckplatte 58 als Bauteil des Brechers 50, in einem vorgegebenen Bereich eingeregelt. Durch die vorliegende Korrelation der Belastung der Druckplatte 58 mit der des gesamten Brechers 50 kann so auch dessen Belastung in einem zulässigen Bereich gehalten werden. Dadurch wird eine Überlastung des Brechers 50, des Brecherantriebs und der Übertragungselemente vermieden. Gleichzeitig wird ein maximaler Durchsatz des Brechers 50 erreicht, der ohne eine Überlastung des Brechers 50 möglich ist.

Figur 4 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Bildschirmausgabe verschiedener Belastungskategorien 91 , 92, 93, 94, 95. Die Belastungskategorien 91 , 92, 93, 94, 95 entsprechen jeweils Belastungsbereichen des Brechers 50 oder eines Bauteils des Brechers 50, des Brecherantriebs oder der Übertragungselemente. Eine erste Belastungskategorie 91 umfasst Belastungen, wie sie im Leerlauf des Brechers 50 auftreten. Eine zweite Belastungskategorie 92 entspricht einem Bereich geringer und eine dritte Belastungskategorie 93 einem Bereich mit einer etwas stärkeren Belastung des Brechers 50. Eine vierte Belastungskategorie 94 umfasst den Bereich einer gewünschten Belastung des Brechers 50. In diesem Bereich kann eine Beschädigung des Brechers 50 oder ein übermäßiger Verschleiß des Brechers 50 durch Überlastung ausgeschlossen werden. Gleichzeitig wird ein hoher Durchsatz des Brechers 50 erreicht. Übertragen auf das in Figur 3 gezeigte Diagramm liegt die vierte Belastungskategorie 94 im Bereich zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert 82, 83. Eine fünfte Belastungskategorie 95 umfasst einen Belastungsbereich, der zu einer Überlastung des Brechers 50, des Brecherantriebs oder der Übertragungselemente führt.

Die gemessene Belastung oder die zugeordnete Kenngröße des Brechers 50, eines Bauteils des Brechers, des Brecherantriebs oder des Übertragungselements werden einer jeweiligen Belastungskategorie 91 , 92, 93, 94, 95 zugeordnet. Werden innerhalb eine bestimmten Zeitspanne (erster Zeitraum Ati 86.1 , siehe Figur 3) die gemessenen Belastungen des Brechers 50 bzw. die Werte der damit zusammenhängenden Kenngröße einer vorgegebenen Anzahl an Hüben der fünften Belastungskategorie 95 zugeordnet, so wird der Füllstand des Brechers 50 reduziert. Anschließend läuft ein Zeitfenster von einer vorgegebenen Dauer, in der keine Bestimmung bzw. Auswertung der Belastung des Brechers 50 oder der davon abhängigen Kenngröße und/oder keine weitere Anpassung des Füllstandes erfolgt. Während dieses Zeitfensters von beispielsweise zwei Minuten reduziert sich der Füllstand des Brechers 50. Wurden die gemessenen Belastungen des Brechers 50 bzw. die Werte der damit zusammenhängenden Kenngröße der vierten Belastungskategorie 94 zugeordnet, erfolgt keine Änderung des Füllstandes. Lagen die gemessenen Belastungen des Brechers 50 oder die Werte der damit zusammenhängenden Kenngröße für eine vorgegebene zweite Zeitspanne (zweiter Zeitraum At ₂ , 86.3 in Figur 2) im Bereich der zweiten und dritten Belastungskategorie 92, 93, so wird der Füllstand des Brechers 50 erhöht. Die Zuordnung der gemessenen Belastungen in Belastungskategorien 91 , 92, 93, 94, 95 ermöglicht eine einfache Umsetzung des Verfahrens durch eine entsprechende Software. Diese kann beispielsweise in eine Steuereinheit der Materialzerkleinerungsanlage 10 implementiert werden.

Entsprechend der Darstellung in den Figuren 1 -4 wird somit die Belastung des Brechers 50 oder eine damit zusammenhängende Kenngröße bestimmt. Besonders bevorzugt wird die Dehnung eines hochbelasteten Bauteils des Brechers 50, der Übertragungselemente oder des Brecherantriebs erfasst, die infolge einer zumeist periodischen Krafteinleitung in die Struktur auftreten. Es können jedoch auch andere, die Belastung des Brechers 50 kennzeichnende Kenngrößen zur Auswertung verwendet werden, beispielsweise die Belastung oder das Bewegungsverhalten eines Bauteils des Brechers 50, des Brecherantriebs oder der Übertragungselemente zwischen dem Brecherantrieb und dem Brecher 50.

Die Dehnung kann einfach mit zumindest einem Dehnungsmeßstreifen 60 bestimmt werden. Dieser ist vorzugsweise an einem mechanisch besonders stark belasteten Bauteil des Brechers, des Brecherantriebs oder der Übertragungselemente befestigt. Aus der mittels des Dehnungsmeßstreifens 60 gemessenen Dehnung können mechanischen Spannungen errechnet werden. Diese können zulässigen Spannungen des verwendeten Werkstoffes gegenübergestellt werden. Die mit jeder periodisch auftretenden Last gemessenen Spannungswerte können den Belastungskategorien 91 , 92, 93, 94, 95 zugeordnet werden. Bei einer Überschreitung der zulässigen Dauerbelastung der Materialzerkleinerungsanlage 10 bzw. des Brechers 50 über einen vorher festgelegten Zeitraum wird der Füllstand des Brechers 50 automatisch so lange angepasst, bis die Belastung wieder in einem vorgegebenen, zulässigen Bereich liegt. Die Regelung erfolgt dabei vorzugsweise mit Hilfe einer entsprechend ausgebildeten Software. Diese bewirkt die Regelung der materialzuführenden Komponenten in Abhängigkeit von der bestimmten Belastung des Brechers 50 und dem Signal des Füllstandssensors 61 . Die Regelung erfolgt dabei derart, dass immer ein maximaler Volumenstrom an zu brechendem Material 73 dem Brecher 50 zugeführt wird, ohne dass dieser überlastet wird.

Unterschiedliche Materialeigenschaften, wie Aufgabegröße, Kornverteilung, Druckfestigkeit, Zerkleinerungsindex und unterschiedliche Zerkleinerungsverhältnisse führen zu unterschiedlichen Füllständen innerhalb des tolerierbaren Belastungsbereichs. Das Verfahren erkennt die resultierende Belastung unabhängig von diesen Faktoren und stellt den Füllstand des Brechers 50 so ein, dass sich die Belastung des Brechers 50 in einem gewünschten Normalbereich einpendelt. Dies erfolgt durch entsprechende Ansteuerung der materialzuführenden Komponenten.

In dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Dehnungsmeßstreifen 60 an der Druckplatte 58 befestigt. Es ist jedoch auch denkbar, den Dehnungsmessstreifen 60 an einem anderen hochbelasteten Bauteil der Materialzerkleinerungsanlage 10 anzuordnen. So kann der Dehnungsmeßstreifen 60 beispielsweise an der Brechschwinge 53 oder an Teilen des Exzenters 54 befestigt sein. Auch ist es denkbar, andere Verfahren, beispielsweise optische Verfahren, zur Bestinnnnung der Dehnung und damit der Spannung des überwachten Bauteils vorzusehen.

Ebenfalls denkbar ist es, zur Bewertung der Belastung des Brechers das Bewegungsverhalten zumindest eines Bauteils des Brechers 50, der Übertragungselemente und/oder des Brecherantriebs zu bestimmen. So kann beispielsweise eine dauerhafte oder ausgeregelte und damit kurzzeitige Änderung der Drehzahl des Brecherantriebs eine geänderte Belastung des Brechers 50 kennzeichnen. Auch die Betriebsparameter des Brecherantriebs (Drehmoment, Leistung, Kraftstoffverbrauch etc.) sind unmittelbar von der Belastung des Brechers 50 abhängig und können entsprechen ausgewertet werden.