Sicherheitskupplung schützt zerstörungsfrei Tunnelbohrmaschinen

: Veröffentlicht: 10.01.2020; Zuletzt aktualisiert: 09.04.2024; Zugriffe: 10276

Zwei Tunnelvortriebsmaschinen sind die größten Maschinen auf der Baustelle des Semmering-Basistunnels. Für ihren Überlastschutz sorgt die Sicherheitskupplung EAS-HT von Mayr Antriebstechnik. Diese Kupplungen lösen zuverlässig und nachvollziehbar aus und schützen die Antriebskomponenten nachhaltig. Sie sind nicht manipulierbar und das werksseitig eingestellte Drehmoment ist auch nach dem Ausrasten wieder verfügbar. Die Wiederinbetriebnahme erfolgt zudem einfach und schnell, ohne zusätzliches Werkzeug.

Mayr Sicherheitskupplung

Inhalt

Wenn die Sicherheitskupplung ausrastet
Extrem hohe Drehmomente und Drehzahlen
- Drehmoment formschlüssig übertragen
- Überlastschutz zerstörungsfrei und sicher
Getestet und für gut befunden

Er gilt als eines der wichtigsten Infrastrukturprojekte im Herzen Europas, der Semmering-Basistunnel. Ab 2026 verbindet er Niederösterreich mit der Steiermark. Derzeit kommen auf der Baustelle zwei Tunnelbohrer zum Einsatz. Sie sind 120 m lang und 2500 t schwer und wiegen damit zusammen etwa so viel wie 800 Elefanten.

Insgesamt arbeiten sich die zwei Bohrer vom Fröschnitzgraben in Steinhaus am Semmering etwa 9 km Richtung Gloggnitz durch den Berg. Wie fahrende Fabriken unter der Erde kleiden sie den ausgebrochenen Tunnel gleich mit Betonfertigteilen aus. Das Ausbruchsmaterial, das die Maschinen an ihrem hinteren Teil „ausspucken“, wird mit Förderbändern an die Oberfläche transportiert. Im Schnitt legt eine Maschine täglich zwischen 10 und 15 m zurück. Dabei zählt jeder einzelne Meter. Ein Überlastfall bedingt durch Ungleichmäßigkeiten im Gestein zum Beispiel darf die Bohrmaschinen nicht aufhalten.

Wenn die Sicherheitskupplung ausrastet

EAS-HT Sicherheitskupplungen im Einsatz in Tunnelvortriebmaschinen (blaue Markierung)

„Rastet unsere Sicherheitskupplung EAS-HT auf der Baustelle aus, geschieht das bei einem definierten und nachvollziehbaren Drehmoment und nur, damit sie Getriebe, Motor und Antriebsstrang vor Schäden durch Überlast schützt“, erklärt Ralf Epple, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in Mauerstetten. Lange Stillstandszeiten werden so vermieden und die Arbeit ist nachhaltig. „Das Sicherheitskonzept darf dabei nicht anfällig für Manipulierung sein“, betont der Produktmanager. „Daher stellen wir bei unseren Kupplungen das Drehmoment werkseitig ein. So ist es nach dem Ausrasten gleich wieder verfügbar. Der Sicherheitsaspekt hängt nicht von der Wiederinbetriebnahme ab.“

Extrem hohe Drehmomente und Drehzahlen

„Bei den freischaltenden EAS-HT Sicherheitskupplungen handelt es sich um eine Elementekupplung, die sich sehr gut für den Einsatz unter hohen Drehmomenten und Drehzahlen sowie großen Massenträgheitsmomenten eignen“, sagt Ralf Epple. Diese Überlastkupplungen basieren auf einzelnen Überlastelementen, die in die Flansche integriert sind. Das erreichbare Drehmoment ergibt sich aus der Vorspannkraft der Elemente multipliziert mit der Anzahl der Elemente und dem Radius, an dem die Elemente angeordnet sind.

Dank des modularen Konzepts lassen sich nicht nur auf die Anwendung zugeschnittene Kupplungen bauen. Es können mit diesen Überlastkupplungen vor allem auch viel höhere Drehmomente als mit einem zentralen Ausrastmechanismus realisiert werden. So hat Mayr Sicherheitskupplungen der EAS-HT Serie im Standard mit einem Drehmoment bis 440.000 Nm im Programm. Damit sind die Möglichkeiten aber noch lange nicht ausgeschöpft: Der modulare Aufbau setzt nach oben faktisch keine Grenzen.

Drehmoment formschlüssig übertragen

Sicherheitskupplung Bei der EAS-HT Kupplung übertragen die einzelnen Überlastelemente das Drehmoment im störungsfreien Betrieb formschlüssig. Im Überlastfall trennen sie Antrieb und Abtrieb in Sekundenbruchteilen mit hoher Abschalt- und Wiederholgenauigkeit nahezu restmomentfrei. Nur noch die Reibung der hochwertigen Druckflanschlagerung wirkt. Die im System gespeicherte Bewegungsenergie der rotierenden Massen kann frei auslaufen.

Die Elementekupplung bleibt vom Antrieb getrennt, bis sie über hydraulische, pneumatische, mechanische oder elektromechanische Vorrichtungen bzw. von Hand einfach und schnell nur per Hammer wieder eingerastet wird. Es ist kein weiteres Werkzeug erforderlich. Freischaltkupplungen verkraften nach dem Ansprechen lange Auslaufzeiten der Antriebe. Bei der Definition der zulässigen Auslaufzeit muss nur die robuste Kupplungslagerung in Betracht gezogen werden. „Unsere Kupplungen sind so ausgelegt, dass gegebenenfalls der Bohrhub mit ausgerasteter Kupplung zu Ende gefahren werden kann“, erklärt Ralf Epple.

Überlastschutz zerstörungsfrei und sicher

Im Gegensatz zu anderen Überlastsystemen, die z. B. mit Druck beaufschlagtem Hydrauliköl oder Brechbolzen arbeiten, ist die EAS-HT Sicherheitskupplung nach Beseitigung der Überlastursache sofort wieder betriebsbereit. Sie wird nicht beschädigt und bewältigt mehrere 100 Überlastfälle. Außerdem ist nachvollziehbar, bei welchem Drehmoment sie ausgerastet ist. „Bei anderen Systemen ist sozusagen das Beweismittel nach dem Überlasteinsatz mit vernichtet und es herrscht Ungewissheit bezüglich des Ausrastmoments“, so Herr Epple. „Zudem sind die zerstörten Bauteile nach einer Überlast auszutauschen.

Rutschkupplung und Überlastkupplung begrenzen Drehmomente

Neben entstehenden Kosten und Anlagenstillstand müssen die erforderlichen Komponenten auch verfügbar sein. Dazu ist auch das Know-how für die Wiederinbetriebnahme nötig. Die Gefahr besteht, dass das Drehmoment falsch eingestellt wird, die Konsequenzen daraus sind gerade im Bereich Tunnel- und Bergbau zu groß.“ In Sachen Größe und Gewicht punkten die EAS-HT von Mayr Antriebstechnik ebenfalls. „Die neuen, kompakten Ausführungen wurden speziell für den Tunnelbereich entwickelt. Sie haben etwa dasselbe Gewicht und Außendurchmesser wie andere Überlastsysteme“, ergänzt der Produktmanager.

Getestet und für gut befunden

„Wir haben mittlerweile mehrere tausend Kupplungen im Einsatz und entsprechend Erfahrung bezüglich Einstellwerte“, resümiert Ralf Epple. Bevor eine Kupplung das Werk in Mauerstetten verlässt, wird sie ausführlich getestet und exakt auf den geforderten Wert eingestellt. Dazu gibt es bei Mayr vielfältige, moderne Prüfmöglichkeiten. Man kann auf jahrzehntelange Erfahrung in Konstruktion und Entwicklung zurückgreifen. Auch wenn bestehende Anlagen umgerüstet werden, lässt sich die Performance mit den Mayr Kupplungen entscheidend erhöhen.