Kupplungsauswahl für Baggerpumpen

Sep 06, 2023

Beim Baggern werden Sedimente und Schutt vom Grund von Seen, Flüssen und anderen Gewässern entfernt. Beim Ausbaggern geht es häufig darum, die Tiefe von Schifffahrtskanälen aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, um die sichere Durchfahrt von Booten und Schiffen zu gewährleisten. Baggerarbeiten werden auch durchgeführt, um die Belastung von Fischen, Wildtieren und Menschen durch Schadstoffe zu verringern und die Ausbreitung von Schadstoffen auf Gewässer zu verhindern.

Die Pumpen eines Baggerschiffs sind für den Betrieb eines Baggers von entscheidender Bedeutung. Die Hauptpumpe eines Baggers ist eine Hochleistungs-Schlammpumpe. Der Bagger verfügt außerdem über mindestens eine Servicepumpe, die bei Bedarf zum Packen der Hauptpumpe, zur hydraulischen Kühlung, für Wasserstrahler und zur Strahlunterstützung verwendet wird. Die Betriebspumpe ist entweder eine vertikale Turbine oder eine Kreiselpumpe. Auf einem Baggerschiff werden auch verschiedene Hydraulikpumpen eingesetzt.

Hersteller von Baggerschiffen konzentrieren sich auf die Entwicklung und Herstellung von Baggern, die einen hohen Wert und eine hohe Kapitalrendite bieten. Um dies zu erreichen, arbeiten die Hersteller häufig mit Zulieferern zusammen, um unterschiedliche Fachkompetenzen zusammenzuführen und so zu einer optimalen Lösung zu gelangen. Dies gilt insbesondere für die Antriebsstrangentwicklung für Baggerpumpen.

Bei der Spezifikation eines Pumpsystems für einen Bagger ist es hilfreich, mehrere Fragen zu beantworten.

1 – Wie tief muss der Bagger arbeiten?

Bei geringen Tiefen ist es am effizientesten, eine Pumpe im Rumpf des Schiffes zu installieren. Für tiefere Anforderungen beim Einsatz eines Leiterbaggers kann eine Jet-Unterstützung für das Ansaugen der Pumpe erforderlich sein. Alternativ kann die Pumpe nahe am Ende der Leiter platziert werden, sodass die Pumpe nicht so stark arbeiten muss, um das Material die Leiter hinaufzubefördern.

2 - Wie weit muss das Material reisen, um die Verarbeitungsanlage zu erreichen?

Wenn zwischen dem Bagger und der Verarbeitungsanlage eine große Entfernung besteht, ist möglicherweise eine zweite oder dritte Pumpe, eine sogenannte Druckerhöhungspumpe, erforderlich, um den Transport des Materials zur Anlage zu unterstützen.

3 – Wie viel Material wird benötigt, um sich durch die Anlage zu bewegen?

Dies bestimmt in der Regel die Größe der Pumpe. Der Materialfluss zur Anlage wird in Tonnen pro Stunde gemessen.

4 - Welche Art von Material wird gepumpt?

Die Art des Materials kann Einfluss darauf haben, wie gut das Material durch die Rohrleitungen fließt.

Unterwasserpumpen werden in nassen, schmutzigen Umgebungen betrieben, in denen die Pumpen häufig von Sand und Kies umgeben sind. Bei Innenrumpfpumpen herrscht außen eine sauberere Umgebung, aber die Umgebungsbedingungen, denen die Pumpen im Inneren ausgesetzt sind, sind ebenso rau. Neben dem Material, das durch die Pumpen strömt, die wie aggressive Sandstrahler wirken, können auch große Steine, Äste und anderes Material die Pumpen beeinträchtigen.

Nachdem der Stil des Baggers und der Pumpe festgelegt wurde, kann der Antriebsstrang ausgewählt werden. Wenn sich der Bagger im Rumpf befindet, gibt es mehrere Möglichkeiten: Verwenden Sie einen Direktantrieb über ein Getriebe; ein Schiffsgetriebe verwenden; oder einen Riemenantrieb verwenden. Wenn es sich bei dem Bagger um eine Leiterkonstruktion handelt, bei der sich die Pumpe auf der Leiter befindet, sind für die Antriebsstrangkonstruktion Drehmomentrohre mit Kupplungen an beiden Enden der Rohre erforderlich, die von Lagern getragen werden und alle für den Einsatz unter Wasser geeignet sind.

Der Antriebsstrang ermöglicht die Übertragung mechanischer Leistung vom Motor oder Motor auf die Baggerpumpe. Während des Betriebs ist der Antriebsstrang genau wie die Baggerpumpe einer rauen Umgebung ausgesetzt. Der Antriebsstrang muss unter Bedingungen mit periodischer Stoßbelastung, sich dynamisch ändernder Fehlausrichtung und einer sandigen, abrasiven Unterwasserumgebung betrieben werden. Neben dem zuverlässigen Betrieb in einer rauen Umgebung muss die Installation des Antriebsstrangs auch effizient und kostengünstig sein.

Scheibenkupplungen sind die primären Kupplungen für den Antrieb einer Baggerpumpe auf einem Leiterbagger. Die ungeschmierte Ausführung der Lamellenkupplung erfordert keine besondere Abdichtung. Zudem ist der Einsatz korrosionsbeständiger Materialien und Beschichtungen relativ wirtschaftlich. Im Folgenden sind mehrere Aspekte aufgeführt, die bei der Auswahl einer Scheibenkupplung zum Antrieb einer Baggerpumpe an einem Leiterbagger berücksichtigt werden.

1. Drehmomentdichte

Die Drehmomentdichte der Lamellenkupplung ist ein wichtiger zu berücksichtigender Faktor. Die gebräuchlichste Definition der Drehmomentdichte ist das Dauerdrehmoment der Kupplung geteilt durch die Masse der Kupplung. Je höher die Drehmomentdichte, desto geringer ist die Kupplungsmasse bei gegebenem Drehmoment. Bei höherer Drehmomentdichte und daraus resultierender geringerer Masse verursacht die Kupplung weniger Biegemomente am Antriebsstrang. Dies reduziert Vibrationen und kann die Lebensdauer von Lagern und Dichtungen verlängern. Die Drehmomentdichte ist entscheidend, um sicherzustellen, dass der Antriebsstrang eine lange Nutzungsdauer hat und die Betriebszeit des Baggerschiffs maximiert wird.

2. Haltbarkeit

Die Scheibenkupplung muss in der Lage sein, der Stoßbelastung und dem Vibrationsdrehmoment standzuhalten, denen der Antriebsstrang ausgesetzt ist. Gleichzeitig muss die Kupplung in der Lage sein, die dynamische Fehlausrichtung des Antriebsstrangs während des Betriebs zu bewältigen. Die Scheibenkupplung muss dies beim Betrieb unter Wasser tun, daher müssen geeignete Materialien und korrosionsbeständige Beschichtungen ausgewählt werden. Auch die Scheibenkupplung muss entsprechend dimensioniert sein. Bei der Auswahl einer Kupplungsgröße sind das Nenndrehmoment der Lamellenkupplung und der entsprechende Betriebsfaktor wichtig.

3. Einfache Installation und einfacher Service

Auch die einfache Installation und Wartung der Lamellenkupplungen sind wichtige Aspekte, die es zu berücksichtigen gilt. Die erste Überlegung ist, wie die Scheibenkupplungen in die Drehmomentrohre integriert werden. Die Scheibenkupplungen werden entweder an die Rohre geschweißt oder mit Befestigungselementen an den Rohren befestigt. Bei der Erstmontage bieten Verbindungselemente gegenüber dem Schweißen mehrere Vorteile. Zu diesen Vorteilen gehört eine verbesserte Qualität des Antriebsstrangs mit geringerer Materialverformung aufgrund von Hitze und kürzerer Installationszeit. Außerdem lässt sich eine mit Befestigungselementen montierte Kupplung vor Ort wesentlich einfacher handhaben, wenn der Antriebsstrang jemals gewartet werden muss. Bei diesen Anwendungen wird die Verwendung von Standardbefestigungen bevorzugt, da Standardbefestigungen leicht verfügbar und relativ kostengünstig sind.

4. Kostenfaktoren

Die Kosten sind ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des Antriebsstrangdesigns und der Scheibenkupplung. Die Möglichkeiten zur Kostensenkung lassen sich in mehreren Bereichen erkennen, beispielsweise bei den anfänglichen Kupplungskosten, der Installationszeit, der Qualität des Antriebsstrangs und der Wartung des Antriebsstrangs vor Ort.

Bei neuen Baggeranwendungen ist es hilfreich, dass der Baggerhersteller und der Scheibenkupplungshersteller zusammenarbeiten, um die Scheibenkupplungen in das Antriebsstrangdesign zu integrieren. Dadurch wird sichergestellt, dass Leistung, Zuverlässigkeit, Kosten und alle anderen Anforderungen des Antriebsstrangs berücksichtigt werden. Es ist wichtig, den Antriebsstrang als Gesamtsystem zu analysieren, da alle Komponenten nahtlos zusammenarbeiten müssen. Dazu gehören die Lamellenkupplungen sowie die anderen Komponenten des Antriebsstrangs.

Dave Olson ist der Präsident von PSC Couplings. Er verfügt über einen Master-Abschluss in Ingenieurwesen und Betriebswirtschaft. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.psccouplings.com.