Die Handhabung von Schüttgut ist ein Maschinenbaubereich, dessen Schwerpunkt auf der Auslegung und Herstellung von speziellen Ausrüstungen liegt. Diese werden überwiegend zur Förderung von trockenen und losen Schüttgütern wie Erz, Getreide, Sand, Kies oder Steine benutzt. So ist z.B. in Erzförderbetrieben eine Vielzahl von Schüttgutförderanlagen im Einsatz, die beeindruckende Mengen von Eisen und Kupfererzen bewegen. In diesem Beitrag möchten wir Ihnen erklären, wie hydrodynamische Kupplungen arbeiten, und wie sie die mittlere Reparaturzeit (MTTR) von Antrieben in Schüttgutförderanlagen reduzieren können.
Tägliche Herausforderungen
Brasilien, Chile und Peru stehen hier tagtäglich vielen Herausforderungen gegenüber – vor allem in ihren Rollen als weltweit zweitgrößter Eisenerz- und größter bzw. zweitgrößter Kupfererzproduzent.
Durch die Herausforderungen haben sich diese Industrien über die Jahre stetig weiterentwickelt, um mit der Nachfrage nach diesen wichtigen Rohstoffen Schritt halten zu können.
Die Produktion dieser Materialien – im Jahre 2017 waren es zusammen über 447 Millionen Tonnen – erfordert zuverlässige Lösungen für die Schüttgutfördertechnik. Dabei ist es vor allem wichtig, Kosten niedrig und Gewinne hoch zu halten, denn übermäßig lange bzw. unerwartete Wartungsarbeiten können finanzielle Verluste von Millionen Dollar nach sich ziehen.
Komponenten in Antriebssystemen
Wenn es um den Einbau, Betrieb und die Wartung von Antriebssystemen geht, sind Komponenten, die einen radialen Ein- und Ausbau erlauben, eine ausgezeichnete Alternative. Denn mit ihnen kann man die mittlere Reparaturzeit (MTTR = mean time to repair) vermindern und so die Produktionsverfügbarkeit dieser Ausrüstungen erhöhen – ein entscheidender Faktor, um Gewinne zu steigern.
Innovative Lösungen, die sowohl in neuen wie auch bestehenden Anlagen eingesetzt werden können und auf dem Konzept “radialer Ein- und Ausbau” beruhen, gewährleisten einfachere, schnellere und sichere Reparatur- und Wartungsverfahren. Im Folgenden erklären wir ihre besonderen Eigenschaften und Vorteile.
Anlauf von Anlagen mit schweren Lasten
Der Transport von Eisen- und Kupfererzen erfordert aufgrund der hohen Kräfte und Trägheiten Ausrüstungen mit besonders großer Leistungsstärke. Gerade der Anlauf von Förderanlagen ist keine einfache Aufgabe, wenn man das Gewicht des aufgeladenen Materials und der Ausrüstung selbst betrachtet.
Aus diesem Grund sind die meisten Antriebssysteme mit einem oder mehreren E-Motoren ausgerüstet, die einen Anlauf innerhalb eines kurzen Zeitfensters erlauben. Da derartige Anlaufanforderungen nicht nur Überhitzung sondern auch enorme Stoßbelastungen für das System erzeugen können, werden zunehmend hydrodynamische Kupplungen als Anlaufhilfe eingesetzt.
Basierend auf dem “Föttinger-Prinzip” besteht eine hydrodynamische Kupplung im Wesentlichen aus zwei beschaufelten Rädern: Aus dem mit der Antriebswelle (Motor) verbundenen Pumpenrad und das dem mit der Abtriebswelle (Getriebe) verbundenen Turbinenrad. Das die Kupplung umhüllende Gehäuse bildet eine Kammer, in der sich das Betriebsmedium (Öl oder Wasser) befindet.
Wie Sie auf der nachfolgenden Abbildung sehen können, ist das Funktionsprinzip einer hydrodynamischen Kupplung recht einfach:
Der E-Motor (links) setzt das Gehäuse und das Pumpenrad in Bewegung (blau), da sie an der Motorwelle angebaut sind. Mit steigender Drehzahl erhöht sich die kinetische Energie des Betriebsmediums (Öl oder Wasser) innerhalb der Kupplung, wodurch das Turbinenrad (rot) angetrieben wird, das an der mit dem Getriebe (rechts) verbundenen Abtriebswelle montiert ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt mit minimalem Schlupf (2-4 %) und es findet kein mechanischer Kontakt statt.
Schauen Sie sich doch einmal das Video an, das den Anlauf eines Rollgurtförderbandes mit Hilfe einer hydrodynamischen Kupplung zeigt.
Hydrodynamische Kupplungen
Da es zwischen dem Motor und dem Getriebe keine mechanische Verbindung gibt, ist der E-Motor nicht den Belastungen der angetriebenen Maschine unterworfen, auch nicht unter Last oder bei einem Blockieren. Dadurch wird wesentlich weniger Motoranlaufstrom benötigt, was wiederum für Stromeinsparungen sorgt. Es gibt jedoch noch eine ganze Reihe weiterer Vorteile:
Sanfte Beschleunigung von schweren Lasten, ohne dass überdimensionierte Motoren erforderlich sind.
Normalerweise wird das maximale Motordrehmoment während des Anlaufs benötigt. Wird jedoch eine hydrodynamische Kupplung eingesetzt, kann der Motor auf Basis der tatsächlich von der Arbeitsmaschine benötigten Leistung ausgelegt werden.
Begrenzung des maximalen Drehmoments
Die Kupplung begrenzt das maximale Drehmoment und schützt somit nicht nur den Motor sondern auch die angetriebene Maschine.
Überlastschutz
Im Falle einer Überbelastung der angetriebenen Maschine kann die mit dem Turbinenrad verbundene Abtriebswelle blockieren (100 % Nennschlupf), wobei jedoch das mit der Antriebswelle verbundene Pumpenrad bei normaler Drehzahl weiterläuft.
Gleichmäßige Lastverteilung
Bei mehreren Motoren wird die Last unter allen Motoren gleichmäßig verteilt. Der Anlauf kann der Reihe nach erfolgen, so dass hohe Spitzen beim Stromverbrauch vermieden werden.
Schutz gegen Überhitzung
Bei einem längeren Blockieren des Turbinenrades löst eine Sicherung aus, die die Kupplung entleert und somit die Übertragung unterbricht. Auch kann eine thermo-elektronische Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur eingesetzt werden, die den Antrieb an der maximal eingestellten Temperatur abstellt.
Verschleißfreie Leistungsübertragung
Weil es keinen mechanischen Kontakt zwischen den Pumpen- und Turbinenrädern gibt.
Hohe Effizienz
Durch Schutz aller elektrischen und mechanischen Antriebselemente, auch bei häufigen Schalt- und Reversiervorgängen.
HENFEL Hydrodynamische Kupplungen
HENFEL, Vertriebs- und Produktionsstandort von RINGFEDER POWER TRANSMISSION in Brasilien, nutzt das oben erklärte Betriebsprinzip auch für die neue Generation ihrer hydrodynamischen Kupplungen der HENFLUID NG Reihe.
Sie unterscheiden sich insbesondere durch ihre konstruktive Form und Befestigungsart: Denn die Kupplungen dieser Reihe erlauben einen radialen Ein- und Ausbau, so dass Montage und Demontage beträchtlich schneller erfolgen können – ohne Komponenten des Antriebssystems verschieben zu müssen, wie es bei anderen Befestigungssystemen erforderlich ist.
Schauen Sie sich das HENFEL Video an:
Die NG Kupplungsreihe kann auch kundenspezifisch hergestellt werden, so dass sie mit anderen internen oder externen Befestigungsarten austauschbar ist.
Fazit
Kurz gesagt bietet Ihnen eine hydrodynamische Kupplung mit externer Befestigung zur radialen Montage und Demontage alle bewährten Leistungsübertragungsmerkmale, die Sie von einer derartigen Lösung erwarten können. Darüber hinaus jedoch leisten diese Kupplungen einen großen Anteil an der Verminderung von Ausfallzeiten des Antriebssystems Ihrer Schüttgutförderanlage, was die Produktivität wie auch die Profitabilität von industriellen Anlagen beträchtlich erhöht.
Kommentieren