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Starke Teile für Steinbrecher

Text: Klaus Hörz, Wago Fotos: Florian Gerlach, vor-ort-foto.de
Zur Aufbereitung von Gestein und Bauschutt kommen in der Regel imposante Maschinen zum Einsatz. Solche Brecher und die zugehörigen Siebanlagen erzeugen im Betrieb starke Vibrationen, die eine große Herausforderung für die in der Maschine verbaute Elektrotechnik darstellen.

Die Firma Kleemann stellt Brech- und Siebanlagen her. Neben stationären Anlagen bietet das Unternehmen auch mobile Maschinen an, die mit Raupenketten schnell ihre Position auf der Baustelle oder im Steinbruch wechseln können.

Die raupenmobilen Prallbrecher vom Typ Mobirex sind für weiches bis mittelhartes Naturgestein und zur Wiederaufbereitung von Baurestmassen ausgelegt. Das Modell MR 130 Z EVO kann bis zu 450 t/Std verarbeiten und nimmt dabei Stücke bis zu einer Größe von 1100 �? 700 mm auf. Im eigentlichen Brecher dreht sich dazu ein Rotor, der mit drei oder vier Schlagleisten bestückt ist. Zwischen Rotor und Schwinge wird das Material beschleunigt und durch den Aufprall zerkleinert. Der Abstand zwischen Rotor und Schwinge, der für die Korngröße des Materials entscheidend ist, kann bei der Mobirex-Reihe hydraulisch verstellt werden. Vor dem Brechereinlauf sorgt ein Sieb dafür, dass Material, das bereits die richtige Größe hat, gar nicht erst in den Brecher gelangt. Sowohl diese Siebeinheit als auch der Prallbrecher an sich erzeugen sehr starke Vibrationen, die die gesamte Maschine aushalten muss.

Antriebe überwiegend elektrisch

Die zentrale Energieversorgung der Maschine übernimmt ein Dieselmotor mit einer Leistung von 384 kW. Dieser treibt über eine Hydraulikkupplung und einen Riemenantrieb den Brecher direkt an. Außerdem betreibt er eine Pumpe, die für die Hydraulikmotoren der Raupenantriebe zuständig ist. Alle anderen Antriebe auf der Maschine sind elektrisch. Den dazu notwendigen Strom erzeugt ein Generator. So treiben beispielsweise Elektromotoren die Förderbänder für den Materialeinlauf und den Abtransport an. Desweiteren kommen durch Frequenzumrichter angesteuerte Vibrationsmotoren zum Einsatz, so dass die Geschwindigkeit der Förderrinnen regelbar ist. Auch die Vibrationen der Siebe werden über Elektromotoren erzeugt. Sämtliche elektrotechnische Komponenten wie Steuerung, Umrichter, Schütze und Relais sind in einem Schaltschrank untergebracht, der seitlich an der Maschine montiert ist. "Die Komponenten im Schaltschrank sind am empfindlichsten gegenüber dem Staub und den Vibrationen der Maschine", erklärt Markus Huber, bei Kleemann für die Elektrotechnik verantwortlich. Daher hätten die Konstrukteure verschiedene Maßnahmen zum Schutz der Elektrotechnik umgesetzt: Der Schaltschrank ist komplett staubdicht und unter einer großzügigen Klappe abgedeckt. Ein Gebläse sorgt ständig für Überdruck im Schrank, so dass selbst dann kaum Staub eindringt, wenn der Bediener diesen einmal öffnen muss. Um die Vibrationen im Schaltschrank zu reduzieren, wurden verschiedene flexible Befestigungsmethoden erprobt. Am besten haben sich Gummiluftfeder-Isolatoren bewährt. "Im Vergleich zu einer starren Verbindung des Schaltschranks mit der Maschine konnten wir die Vibrationen damit um etwa 70 Prozent reduzieren", so Huber.

Robuste Komponenten

Neben Montage und Staubdichtigkeit des Schaltschranks hat man bei der Konstruktion auch darauf geachtet, möglichst robuste Komponenten zu verwenden. "Unsere Maschinen sind weltweit im Einsatz", sagt Huber, "und ein Serviceeinsatz wäre entsprechend aufwendig." Schließlich solle kein Servicetechniker wegen eines defekten Relais oder einer fehlerhaften Klemmverbindung auf die Reise geschickt werden.

Über die Relais der Baureihe 859 von Wago schaltet die Steuerung sämtliche Verbraucher auf der Maschine. Sie können Ströme bis 6 A schalten und sind mit einer Baubreite von nur 6 mm staubdicht. Zwangsgeführte Silberkontakte mit einer Zinnoxid-Beschichtung garantieren zudem eine hohe Lebensdauer. Für höhere Ströme bis zu 16 A, verwendet Kleemann steckbare Relais der Serie 788 mit einer Breite von 15 mm.

Bei der Anschlusstechnik hat man sich für die Topjob-S-Reihenklemmen entschieden. Über eine Klemmenleiste werden sämtliche Verbindungen zwischen Schaltschrank und Peripherie realisiert. Angebunden sind neben Verbrauchern und Aktoren auch die Sensoren, die an verschiedenen Stellen der Maschine Messwerte aufnehmen und an die Steuerung weitergeben.

Damit das problemlos funktioniert, müssen die elektrischen Verbindungen trotz der Vibrationen sehr zuverlässig sein. "Die Cage-Clamp-Technik der Wago-Klemmen hat uns überzeugt", so Huber. "Viele andere Klemmen haben den Nachteil, dass eine scharfe Kante den Leiter festklemmt." Dies habe in der Vergangenheit häufig dazu geführt, dass die Klemme den Leiter durch die auftretenden Vibrationen mit der Zeit abscheuert. Bei Topjob-S-Klemmen hingegen drückt der Federzugmechanismus den Leiter gegen eine abgerundete Fläche. Die Klemme hat hohe Haltekräfte, obwohl der Leiter schonend gehalten wird.

Stromversorgung für den Schaltschrank

Um die Komponenten im Schaltschrank mit der benötigten 24V-Spannung zu versorgen, kommen die Netzgeräte ebenfalls von Wago. An dieser Stelle galt es ein weiteres Problem zu lösen: Der hohe Strombedarf des Starters während des Startvorgangs des Dieselmotors sorgt dafür, dass die Versorgungsspannung kurzfristig einbricht. Dies führt wiederum dazu, dass die Steuerung automatisch abschaltet und neu bootet. Um das zu umgehen, ist im Schaltschrank ein kapazitiver Puffer verbaut, der die Spannungsversorgung der Steuerung aufrechterhält, bis der Generator ausreichend Energie liefert. Die hier verwendeten Puffermodule vom Typ 787-880 von Wago arbeiten mit Gold-Caps als Energiespeicher.

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