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Aktuelles über die Kupplung

Sicherheitskupplung, Wellenkupplung, Klauenkupplung, Lamellenkupplung

Mayr10217Anwenderbericht

Vom Eisenerzabbau bis zum Stahlwalzwerk bietet Mayr Antriebstechnik für die Stahlindustrie zukunftsweisende Sicherheitskupplungen mit hoher Leistungsdichte sowie hohen Drehmomenten und Drehzahlen. Denn wo Steine zerbersten und heißer Stahl dampft, sind nur robuste, widerstandsfähige und solide dimensionierte Kupplungen den extremen Belastungen gewachsen. Und so sorgen auch in den Walzwerken von Arcelor Mittal die Kupplungen aus Mauerstetten für höchste Betriebssicherheit und maximale Produktivität.


Mit einem jährlichen Produktionsvolumen von rund drei Millionen Tonnen Stahl und über 7500 Mitarbeitern ist Arcelor Mittal Ostrava (AMO) der größte Stahlproduzent in der Tschechischen Republik und Teil des weltweit größten Stahl- und Bergbauunternehmens Arcelor Mittal. Zu den wichtigsten Abnehmern des Stahls, der neben dem Werk in Ostrava auch an mehreren weiteren Produktionsstandorten in Tschechien hergestellt wird, gehören dabei die Bauindustrie wie auch der Maschinenbau.

Nachdem der geschmolzene Stahl aus den Öfen zu Platten, Brammen, Blöcken oder Knüppeln gegossen und damit in Form gebracht wurde, werden diese primären Rohteile in den Walzwerken weiterbearbeitet und zu fertigen Stahlprodukten umgeformt. Um in den Walzgerüsten Motor, Getriebe und andere Antriebskomponenten dauerhaft vor teuren Überlastschäden zu schützen, setzt AMO darin auf die zuverlässigen „EAS-HT“ Sicherheitskupplungen des Antriebsspezialisten. Die freischaltenden Kupplungen stehen für eine zerstörungsfreie Begrenzung von gefährlich hohen Drehmomenten und halten den rauen Umgebungsbedingungen in der Stahlproduktion problemlos stand. Sie helfen Material, Manpower und Kosten einzusparen und steigern die Produktivität in den Walzwerken.

Exakte Drehmomentbegrenzung

Mayr20217Die wachsende Nachfrage und die permanente Forderung nach mehr Produktivität verlangen den Walzwerken Höchstleistungen ab. Dabei lassen sich auch Überlastfälle nie vollkommen vermeiden. Überlast entsteht in den Walzgerüsten zum Beispiel durch eine variierende Materialkonsistenz des Stahls in Abhängigkeit von der Temperatur und damit verbundenen Problemen im Walzprozess: zum Beispiel wenn das Material nicht heiß und somit nicht weich genug ist und gegen die Walzrollen stößt.

Oftmals ist dabei schon ein einziger Überlastschaden viel teurer als eine Sicherheitskupplung. Die Investition für eine Kupplung steht somit in keinem Verhältnis zu den Kosten, die zum Beispiel ein Getriebeschaden sowohl an Materialkosten als auch an Produktionsausfall mit sich brächte. Deshalb setzt der Stahlhersteller in den Walzgerüsten die EAS-HT Sicherheitskupplungen ein, die den Antriebsstrang zuverlässig vor Schäden schützen. Die Kupplungen sitzen zwischen Motor und Getriebe und begrenzen das Drehmoment exakt auf den eingestellten Wert: Das maximale Drehmoment liegt dabei bei 170.000 Nm, die maximale Drehzahl bei 400 min-1.

Schutz bei extrem hohen Drehmomenten

„Bei den freischaltenden EAS-HT Kupplungen handelt es sich um Elementekupplungen, die sich ideal für Anwendungen mit sehr hohen Drehmomenten und Drehzahlen bzw. großen Massenträgheitsmomenten eignen“, erklärt Thomas Gebler, Gebietsverkaufsleiter bei Mayr Antriebstechnik. „Diese Kupplungen basieren auf einzelnen Überlastelementen, die in die Flansche integriert sind. Das erreichbare Drehmoment ergibt sich dabei aus der Vorspannkraft der Elemente multipliziert mit der Anzahl der Elemente und dem Radius, an dem die einzelnen Elemente angeordnet sind.“ Durch das modulare Konzept lassen sich nicht nur auf den jeweiligen Einsatzfall zugeschnittene Kupplungen bauen, sondern es sind vor allem auch wesentlich höhere Drehmomente als mit einem zentralen Ausrastmechanismus beherrschbar. Bisher hat das Unternehmen Sicherheitskupplungen mit einem Drehmoment von 540.000 Nm geliefert. Damit ist die Grenze aber noch lange nicht erreicht: Durch den modularen Aufbau sind Sicherheitskupplungen mit Drehmomenten von mehreren Millionen Nm möglich.

Funktion bei Überlast

Mayr30217Bei den EAS-HT Elementekupplungen übertragen die einzelnen Überlastelemente das Drehmoment im störungsfreien Betrieb formschlüssig. Im Überlastfall trennen sie An- und Abtrieb in Sekundenbruchteilen nahezu restmomentfrei mit hoher Abschalt- und Wiederholgenauigkeit. Es wirkt nur noch die Reibung der hochwertigen Druckflanschlagerung. Die im System gespeicherte Bewegungsenergie der rotierenden Massen kann frei auslaufen. Die Elementekupplungen bleiben getrennt, bis sie von Hand oder über pneumatische, hydraulische, mechanische oder elektromechanische Vorrichtungen einfach und schnell wieder eingerastet werden.

Freischaltkupplungen verkraften nach dem Ansprechen lange Auslaufzeiten des Antriebs. Bei der Definition der zulässigen Auslaufzeit ist nur die robuste Kupplungslagerung zu betrachten. Dennoch ist es sinnvoll, nach dem Ausrasten der Kupplung den Antrieb zeitnah abzuschalten und stillzusetzen. Das Überlastsignal kann eine Drehzahlüberwachung oder ein berührungsloser Endschalter liefern, der den Betriebszustand der Kupplung permanent überwacht. Durch die komplette Trennung von An- und Abtrieb entstehen während der Nachlaufzeit keine Raststöße, die sich negativ auf den Antriebsstrang auswirken könnten.

Genauer als Brechbolzenkupplungen

„In unseren Walzgerüsten kommen die EAS-HT Sicherheitskupplungen mittlerweile als Ersatz für Brechbolzenkupplungen zum Einsatz“, erklärt Karel Satke, Leiter Mechanische Instandhaltung bei Arcelor Mittal Ostrava. „Die Elemente-Kupplungen sind so designt, dass sie die Brechbolzenbolzenkupplungen auf dem kurzen Bauraum 1:1 ersetzen können. Änderungen an unserer Anwendung waren nicht nötig.“ Die freischaltenden EAS-HT Sicherheitskupplungen arbeiten sehr viel genauer als die Brechbolzenkupplungen und sind nach Beseitigung der Überlastursache sofort wieder betriebsbereit.

Brechbolzenkupplungen dagegen haben definierte Sollbruchstellen (Brechbolzen), die bei Überlastung brechen und so verhindern, dass Schäden an anderen Komponenten entstehen. Nach einer Überlast müssen die zerstörten Bauteile allerdings ausgetauscht werden. Das verursacht Kosten und Anlagenstillstand. Zudem ist das Auslösemoment mit relativ großen Toleranzen behaftet: Die Brechbolzenkupplungen verlieren mit der Zeit an übertragbarem Drehmoment, da die Brechbolzen ermüden und somit oftmals zu früh trennen, was wiederum zu unnötigen Stillstandszeiten führt. „Die EAS-HT Elementekupplungen bewähren sich nun bereits seit über einem Jahr in unseren Anlagen“, ergänzt Karel Satke. „Seitdem kam es zu keinem verfrühten Ausrasten mehr. Die Kupplungen rasten exakt dann aus, wann wir es benötigen. Dadurch konnten wir die Stillstandszeiten um über 80 % reduzieren. Auch das Wiedereinrasten geht jetzt einfach und schnell.“

Bevor eine Kupplung das Werk in Mauerstetten verlässt, wird sie ausführlich getestet und exakt auf den geforderten Wert eingestellt. Dazu verfügt Mayr über vielfältige, moderne Prüfmöglichkeiten und kann auf jahrzehntelange Erfahrung in Entwicklung und Konstruktion zurückgreifen. Eine elektronische Datenbank, in der die Messwerte zusammen mit den dazugehörigen Seriennummern eines Produkts archiviert werden, gewährleistet eine 100-prozentige Rückverfolgbarkeit.
Bild oben: Eine Investition, die sich lohnt: Die EAS-HT Sicherheitskupplungen sind in den Walzwerken eine unverzichtbare Komponente, um hohe Produktivität zu erzielen und Stillstandzeiten durch Überlastschäden zu vermeiden.

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