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Der Elektromotor eines Kegelbrechers treibt die Vorgelegewelle (Ritzelwelle) des Brechers meist über Keilriemen an; die Passung des Ersatzmotors wird deshalb ausgehend von diesem Riementrieb, der Drehrichtung und der Schmierverriegelung geprüft. Leistung und Drehzahl werden nach den Angaben des Brecherherstellers festgelegt; hat der Ersatzmotor dieselbe Leistung, dieselbe Polzahl und dieselbe Baugröße wie der alte, bleiben Riemenscheibe, Schlitten und Schaltschrank unverändert. In diesem Beitrag beschreiben wir die Antriebsanordnung des Kegelbrechers und die Punkte, die bei der Auswahl des Ersatzmotors zu prüfen sind.
Wie wird die Kraft im Kegelbrecher übertragen?
Im Kegelbrecher erfolgt die Zerkleinerung zwischen dem exzentrisch taumelnden Brechmantel (Innenkegel) und der feststehenden Brechschale (Konkave). Der Elektromotor erzeugt diese Exzenterbewegung nicht direkt; die Kraft wird in folgender Reihenfolge übertragen:
- Elektromotor und Motorriemenscheibe: Der Elektromotor steht neben dem Brecher auf einem Schlitten oder einem verstellbaren Sockel.
- Keilriemensatz: Mehrrillige Riemen übertragen die Kraft auf die Riemenscheibe der Vorgelegewelle des Brechers.
- Vorgelegewelle und Kegelradstufe: Die Vorgelegewelle treibt über ein Kegelradpaar die Exzenterbuchse an.
- Exzenter und Hauptwelle: Der Exzenter versetzt den Brechmantel in eine Taumelbewegung; durch diese Bewegung wird das Material gebrochen.
In manchen Anlagen ist der Elektromotor auch über eine elastische Kupplung mit der Vorgelegewelle verbunden. In der Praxis am häufigsten ist jedoch der Riementrieb; der Riemen dämpft Stöße aus dem Brecher teilweise, bevor sie den Elektromotor erreichen, und über das Übersetzungsverhältnis lässt sich die Brecherdrehzahl einstellen.
Brecherdrehzahl und Übersetzungsverhältnis
Beim Kegelbrecher beeinflusst die Drehzahl der Vorgelegewelle Produktgröße und Kapazität direkt; der Brecherhersteller gibt deshalb einen bestimmten Drehzahlbereich vor. Die Drehzahl der Vorgelegewelle ergibt sich aus Motordrehzahl und Verhältnis der Riemenscheibendurchmesser: Drehzahl Vorgelegewelle = Motordrehzahl × Durchmesser Motorriemenscheibe ÷ Durchmesser Brecherriemenscheibe.
Deshalb muss der Ersatzmotor dieselbe Polzahl wie der alte haben. In Brechern werden am häufigsten 4-polige Elektromotoren (Klasse 1500 U/min) eingesetzt; manche Anlagen bevorzugen 6-polige. Ändert sich die Polzahl, ändert sich bei gleichen Riemenscheiben auch die Brecherdrehzahl; die Produktgröße verschiebt sich, Zahnräder und Lager laufen außerhalb der Auslegungsdrehzahl. Ist eine Drehzahländerung nötig, sollte sie mit Zustimmung des Brecherherstellers und durch einen Riemenscheibenwechsel erfolgen.
Eine hypothetische Prüfung
Die Werte dienen nur zur Veranschaulichung der Methode. Mit einem 4-poligen Elektromotor (Nenndrehzahl 1486 U/min), einer Motorriemenscheibe von 315 mm und einer Brecherriemenscheibe von 900 mm dreht die Vorgelegewelle mit etwa 1486 × 315 ÷ 900 ≈ 520 U/min. Weicht die Nenndrehzahl des Ersatzmotors um einige Umdrehungen ab, ändert sich die Drehzahl der Vorgelegewelle praktisch nicht. Wird in dieselbe Anordnung jedoch ein 6-poliger Elektromotor (etwa 985 U/min) eingebaut, sinkt die Vorgelegewelle auf etwa 345 U/min; das kann außerhalb des Arbeitsbereichs des Brechers liegen.
Drehrichtung und Schmierverriegelung
Bei den meisten Kegelbrechern ist die Drehrichtung der Vorgelegewelle vom Hersteller festgelegt und durch einen Pfeil am Brechergehäuse gekennzeichnet. Ein Betrieb in falscher Richtung kann mechanische Probleme verursachen, etwa das Lösen der Mutter, die den Brechmantel hält. Nach dem Anschluss des Ersatzmotors sollte ohne aufgelegte Riemen ein kurzer Tippbetrieb erfolgen und die Richtung mit dem Pfeil verglichen werden. Ist die Richtung falsch, werden zwei Außenleiter getauscht.
Kegelbrecher haben meist ein separates Schmieraggregat. Der Schaltschrank lässt den Hauptmotor erst anlaufen, wenn Öldruck und -temperatur in Ordnung sind. Diese Verriegelung arbeitet mit dem Anschluss des Hauptmotors im Schaltschrank zusammen; beim Motortausch darf der Verriegelungskreis nicht verändert werden, und bei der Inbetriebnahme ist zu bestätigen, dass das Schmieraggregat zuerst läuft. Der Motor der Schmierpumpe ist ein separater, kleiner Elektromotor; auch er wird anhand seines Leistungsschilds gesondert bewertet.
Anlauf und Last: Anlauf mit gefülltem Brecher
Im Normalbetrieb läuft der Kegelbrecher leer an, und die Beschickung wird erst danach geöffnet. Nach einem Stromausfall oder Not-Halt kann der Brechraum jedoch mit Material gefüllt bleiben. Dann muss der Elektromotor den gefüllten Brecher und das schwere Schwungrad gemeinsam drehen; der Hochlauf dauert länger, und der Strom bleibt lange hoch.
- Stern-Dreieck: Beim Leeranlauf verbreitet; da das Anlaufmoment sinkt, kann es bei gefülltem Brecher nicht ausreichen.
- Sanftanlasser: Verringert Anlaufstoß und Strom; ist ein Anlauf unter Last nötig, müssen die Einstellungen darauf abgestimmt werden.
- Frequenzumrichter: Ermöglicht einen kontrollierten Anlauf und eine Drehzahleinstellung; in manchen Anlagen wird er genutzt, um die Brecherdrehzahl an das Produkt anzupassen.
In Anlagen, in denen ein Anlauf unter Last möglich ist, ist es betrieblich am sichersten, keinen Anlauf zu versuchen, ohne den Brechraum zu leeren. In diesem Beitrag behandeln wir das Thema Anlauf nur in Grundzügen; die eigentliche Frage für die Motorauswahl ist, mit welcher Methode der alte Elektromotor betrieben wurde. Für den Stern-Dreieck-Anlauf am 400-V-Netz muss der Elektromotor für 400/690 V (Δ/Y) ausgelegt sein; die Modelle im Lieferprogramm ab 4 kW werden mit dieser Spannungsangabe angeboten.
