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Beim Schneckensandwäscher werden Elektromotor und Getriebe gemeinsam ausgewählt: Der Elektromotor liefert die Leistung, das Getriebe erzeugt das Drehmoment, mit dem sich die Schnecke langsam durch Wasser und Sand dreht. Entscheidend sind bei dieser Maschine drei Dinge: Die Schnecke läuft mit sehr niedriger Drehzahl, der am Trogboden abgesetzte Sand begräbt die Schnecke nach einem Stillstand, und der Antrieb arbeitet an einer Stelle, an der ständig Wasser und Schlamm spritzen. Im Folgenden behandeln wir diese drei Themen und die Zuordnung von Getriebe und Elektromotor Schritt für Schritt.
Wie funktioniert ein Sandwäscher?
Ein Schneckensandwäscher besteht aus einer langen Schnecke, die sich in einem geneigten Trog dreht. Sand und Wasser werden im unteren Teil des Trogs aufgegeben. Während sich die Schnecke dreht, fördert sie den Sand die Steigung hinauf; dabei fließen Ton, Schluff und Feinstaub mit dem Wasser über die Überlaufkante ab. Der Sand, der das obere Trogende erreicht, gibt einen Teil seines Wassers ab und wird ausgetragen.
Für diese Aufgabe muss die Schnecke langsam drehen: Eine schnell drehende Schnecke wirbelt das Wasser auf, mischt das Feinmaterial wieder in den Sand und verschlechtert die Entwässerung. Die passende Schneckendrehzahl legt der Maschinenhersteller fest. Zur Kapazitätssteigerung sind auch Doppelschneckenmodelle mit zwei nebeneinanderliegenden Schnecken verbreitet.
Der Schaufelradwäscher, ein weiterer Maschinentyp in der Sandwäsche, hat eine andere Antriebsanordnung; dieser Beitrag konzentriert sich auf die Schneckenbauart.
Antriebsstrang: Elektromotor, Riemen und Getriebe
Die niedrige Schneckendrehzahl entsteht, indem die vom Elektromotor kommende Drehzahl von etwa 1450 U/min stark untersetzt wird. In der Praxis sind drei Anordnungen am häufigsten:
- Aufsteckgetriebe und Riemen: Das Getriebe wird auf das Ende der Schneckenwelle gesteckt und mit einer Drehmomentstütze am Trog fixiert. Der Elektromotor sitzt auf einer Konsole über oder neben dem Getriebe und treibt es per Keilriemen an. Die Riemenscheibenübersetzung ermöglicht eine kleine Anpassung der Schneckendrehzahl.
- Elektromotor mit Flansch und Getriebe: Der Elektromotor wird direkt am Eingangsflansch des Getriebes angebaut. Die Anordnung ist kompakt, bietet aber keine Riemenscheibenoption zur Drehzahlanpassung.
- Elektromotor in Fußausführung, Kupplung und Getriebe: Elektromotor und Getriebe stehen auf einem gemeinsamen Grundrahmen, dazwischen sitzt eine elastische Kupplung. Diese Anordnung findet sich bei großen Maschinen.
Bei Doppelschneckenmaschinen kann jede Schnecke einen eigenen Elektromotor mit Getriebe haben, oder ein Antrieb versorgt zwei Getriebe über eine Zwischenwelle. Zu wissen, welche Anordnung verwendet wird, ist der erste Schritt bei der Auswahl des Ersatzmotors.
Berechnung von Getriebeübersetzung und Schneckendrehzahl
Die Schneckendrehzahl ergibt sich, indem die Motordrehzahl zuerst durch die Riemenscheibenübersetzung und dann durch die Getriebeübersetzung geteilt wird: Schneckendrehzahl = Nenndrehzahl des Elektromotors × (Motorriemenscheibe ÷ Getrieberiemenscheibe) ÷ Getriebeübersetzung.
Eine hypothetische Rechnung
Die Zahlen dienen nur zur Veranschaulichung der Methode. Nehmen wir einen 4-poligen Elektromotor (Nenndrehzahl 1465 U/min), eine Motorriemenscheibe mit 160 mm, eine Getrieberiemenscheibe mit 250 mm und ein Aufsteckgetriebe mit Übersetzung 1:40 an. Die Drehzahl am Getriebeeingang beträgt 1465 × 160 ÷ 250 ≈ 938 U/min, die Schneckendrehzahl 938 ÷ 40 ≈ 23 U/min. Würde in derselben Anordnung ein 6-poliger Elektromotor (etwa 970 U/min) verwendet, fiele die Schnecke auf etwa 15 U/min; dieser Unterschied verändert das Wasch- und Entwässerungsverhalten.
Die Schlussfolgerung ist eindeutig: Der Ersatzmotor muss dieselbe Polzahl wie der alte haben. Soll die Schneckendrehzahl geändert werden, geschieht dies über die Riemenscheibenübersetzung und innerhalb des vom Hersteller empfohlenen Bereichs.
Abstimmung von Getriebeleistung und Motorleistung
Auch das Getriebe hat eine Grenze für Leistung und Abtriebsdrehmoment. Eine höhere Motorleistung ist nur sinnvoll, wenn diese Grenze des Getriebes dabei nicht überschritten wird. Übersetzung, Eingangsleistung und Betriebsfaktor auf dem Getriebetypenschild sollten vor Beginn der Motorauswahl abgelesen werden. Allgemeine Informationen zu Getriebeanwendungen finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Getriebe.
Anlauf mit abgesetztem Sand
Der schwierigste Moment beim Sandwäscher ist die erste Bewegung nach einem langen Stillstand. Steht die Maschine, setzt sich der Sand im Trog im Wasser ab und begräbt den unteren Teil der Schnecke. Soll die Schnecke wieder anlaufen, muss der Elektromotor diese verdichtete Sandmasse in Bewegung setzen. Dafür ist ein Anlaufdrehmoment erforderlich, das deutlich über der Last im Normalbetrieb liegt.
Die wichtigsten betrieblichen Maßnahmen dafür sind:
- Leerfahren vor dem Stillsetzen: Nach dem Abschalten der Aufgabe dreht die Schnecke noch eine Weile weiter; der Sand im Trog wird verringert, bevor die Maschine stillgesetzt wird.
- Hubvorrichtung: Bei manchen Maschinen lässt sich das untere Ende der Schnecke mit einem Kran oder einer Hydraulik anheben. Wird die Schnecke vor dem Anlauf aus dem abgesetzten Sand gehoben, schont das den Elektromotor.
- Auflockern mit Wasser: Wird vor dem Anlauf Wasser in den Trog gegeben, um den Sand aufzulockern, verringert sich der Widerstand.
- Geeignetes Anlaufverfahren: Da beim Stern-Dreieck-Anlauf das Anlaufdrehmoment sinkt, läuft der Antrieb bei einer eingegrabenen Schnecke unter Umständen nicht an. Ein Sanftanlasser oder ein kontrollierter Anlauf über Umrichter kann bessere Ergebnisse bringen; der Drehmomentbedarf wird bei der Wahl des Verfahrens berücksichtigt.
Löst der Schutz beim Anlauf ständig aus, besteht die Lösung nicht darin, den Schutz zu überbrücken, sondern darin, zu prüfen, warum sich der Sand absetzt, und das Anlaufverfahren zu überdenken. Wiederholte Überlastungen verschleißen die Motorwicklung und die Getriebeverzahnung.
