Freischaltende Sicherheitskupplungen schützen Brecher bei Überlast vor zu hohen Drehmomenten

Baggern, Brechen, Fördern und Kippen im ganz großen Stil: Das ist die TAKRAF Group, einer der weltweit renommierten Anbieter von Ausrüstungen für den Bergbau, den Umschlag von Schüttgütern und die Weiterverarbeitung von Mineralien. Dazu zählen auch sogenannte Sizer und Walzenbrecher zum Zerkleinern von hartem und abrasivem Material. Freischaltende Sicherheitskupplungen von mayr^® Antriebstechnik schützen in solchen Brechern die Antriebe bei Überlast vor zu hohen Drehmomenten und verhindern so kostspielige Schäden und Ausfallzeiten.

Neben großen Bergbauausrüstungen und kompletten Bergbausystemen mit beispielsweise Schaufelradbaggern, Brechstationen, Förderbrücken und Absetzern entwickelt und fertigt TAKRAF unter anderem auch Fördertechnik, Brecher und Aufbereitungsanlagen. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Deutschland und betreibt Niederlassungen und Produktionsstätten auf der ganzen Welt, um den Bedürfnissen seiner Kunden in der Bergbau-, Hafen- und Schwerindustrie gerecht zu werden.

Die innovativen Materialumschlaglösungen, angefangen von einzelnen Maschinen bis hin zu komplexen Fördersystemen finden in einer Vielzahl von Branchen breite Einsatzfelder, beispielsweise im Bergbau, in der Mineralien- und Düngemittelverarbeitung, bei der Eisen- und Stahlproduktion, im Energiesektor, in der Petrochemie sowie in Hafenterminals.

Zum Portfolio des Unternehmens zählen auch sogenannte Primär- und Sekundärbrecher. TAKRAF hat hierfür die neue X-TREME Brecherbaureihe speziell für Erzanwendungen, also für hartes und teilweise auch abrasives Material, entwickelt. Zerkleinert wird das Aufgabegut dabei zwischen zwei sich gegenläufig drehenden Brechwalzen, die beim X-TREME Sizer langsamlaufend (mit hohem Drehmoment) und beim X-TREME RollCrusher schnelllaufend (mit hohem Schwungmoment) angetrieben werden. Der X-Treme RollCrusher hat sich bei der Verarbeitung von Ölsand mit einer Durchsatzleistung von bis zu 17 000 t/h bewährt. X-TREME Sizer werden für die Zerkleinerung unterschiedlicher Erze (z.B. Bauxit, Eisenerz) mit bis zu 12 000 t/h eingesetzt. Im Vergleich zu Standardbrechern, die für weiches oder mittelhartes Material eingesetzt werden, sind die X-TREME Brecher mit optimierten Walzen, verschleißfesteren Brechzähnen, robusteren Antrieben und Lagern mit verbesserter Abdichtung ausgestattet.

„Die Antriebe sind so ausgelegt, dass sie neben ausreichend dimensionierten Motoren und Getrieben für kurzzeitige Lastspitzen auch schnell- oder langsamlaufende Schwungmassen integriert haben“, erläutert Dr.-Ing. Marko Schmidt, Senior Process Engineer bei TAKRAF, und ergänzt: „Diese sind im Überlastfall natürlich abzusichern.“ Üblicherweise werden Walzenbrecher und Sizer über eine auch als Anfahrhilfe genutzte Fluidkupplung vor Überlast geschützt und Walzenbrecher zusätzlich durch eine Loswalze. Diese ist jedoch ein träges Ausweichelement und hat eine komplizierte Hydraulik, um ein paralleles Ausweichen der Loswalze sicherzustellen. Deshalb ist sie auch nur bei den schneller laufenden Walzenbrechern im Einsatz. „Es hat sich gezeigt“, erklärt Marko Schmidt, „dass gerade bei kompaktem Fremdmaterial, zum Beispiel einem Baggerzahn, eine unverzüglich freischaltende Sicherheitskupplung zusätzlich im Antriebsstrang benötigt wird. Auch die Fluid­kupplung ist nicht in der Lage, bei kurzzeitigen Überlasten im Millisekunden-Bereich auszulösen.“

Bei Walzenbrechern mit Fluidkupplung werden Sicherheitskupplungen dann eingesetzt, wenn im Antriebsstrang Zusatzschwungmassen vorgesehen sind, um die Lastspitzen bei der Zerkleinerung abzupuffern. Im Überlastfall, beispielsweise durch Aufgabe von Fremdeisen, kann die Sicherheitskupplung diese Zusatzschwungmassen effektiv entkoppeln und den Antriebsstrang – insbesondere das Getriebe – vor Überlast schützen.

Sizer mit Frequenzumrichter-Antrieb haben keine Fluid-kupplung. Bei diesen Brechern ist eine freischaltende Sicherheitskupplung besonders wichtig als alleiniger Schutz vor zu hohen Drehmomenten. Zum Einsatz kommen hier beispielsweise Kupplungen der Baureihe EAS^®-HT lastic, bestehend aus Sicherheitskupplung und elastischer Ausgleichskupplung. Diese Kupplungskombination von mayr^® Antriebstechnik ist zwischen Motor und Getriebe angeordnet und schützt den Antrieb zuverlässig. Im störungsfreien Betrieb überträgt die formschlüssig arbeitende Sicherheitskupplung das eingestellte Drehmoment spielfrei und mit hoher Präzision und reagiert im Überlastfall mit exakter Abschalt- und Wiederholgenauigkeit.

„Bei Überschreiten des eingestellten Grenzdrehmoments durch unvorhergesehene Blockierungen rastet die Kupplung aus“, erklärt Ralf Epple, Produktmanager bei mayr^® Antriebstechnik. „An- und Abtriebsseite werden innerhalb kürzester Zeit vollständig getrennt, die gespeicherte Rotationsenergie kann frei auslaufen.“ Generell bieten freischaltende Sicherheitskupplungen auf Basis einzelner Überlastelemente Schutz für Antriebe mit sehr hohen Drehmomenten auf kompaktem Bauraum. Sie eignen sich als Drehmomentbegrenzung für schwere und schnelllaufende Antriebe aller Art und erlauben es großen Schwungmassen, im Überlastfall frei auszulaufen.

Sicherheitskupplungen von mayr^® Antriebstechnik sind standardmäßig aus hochwertigen Materialien gefertigt und haben gehärtete Funktionsflächen – nur so wird die geforderte Auslösegenauigkeit und Standzeit erreicht. Allerdings sind diese Kupplungen, wie alle anderen marktüblichen Standardkupplungen auch, nicht ausgelegt für den Einsatz bei äußerst tiefen Temperaturen. Um dennoch zuverlässige, technisch abgesicherte Produkte für extreme Bedingungen zu bieten, hat das Unternehmen eine Tieftemperatur-Ausführung entwickelt und ausführliche Praxisversuche durchgeführt. „Mit diesen Tests konnten wir die Kupplungen so modifizieren, dass sie extremen Kälteanforderungen mit gewohnter Robustheit standhalten“, erläutert Ralf Epple und führt weiter aus: „Die durchgeführten Versuche in der Klimakammer belegen, dass die EAS^®-HT in Sonderausführung fit ist für den Einsatz bei sehr tiefen Temperaturen bis -48 °C.“ Dies ist unter anderem für die X-TREME Brecher von TAKRAF relevant, die bei Umgebungstemperaturen von bis zu -45 °C zum Einsatz kommen.

mayr^® Antriebstechnik erweitert den Leistungsbereich seiner freischaltenden Sicherheitskupplungen ständig. Das Standardprogramm der EAS^®-HT Sicherheitskupplungen deckt einen Nenndrehmomentbereich von 1400 bis 440 000 Nm ab. Die momentan leistungsstärkste gelieferte Sonderausführung ist ausgelegt für ein Drehmoment von 540 000 Nm. Damit ist die Grenze aber noch lange nicht erreicht: Sicherheitskupplungen mit Drehmomenten von mehreren Millionen Nm sind realisierbar.