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Ein Prallbrecher zerkleinert Gestein nicht durch Druck, sondern durch schnellen Aufprall. Bei Bauarten mit horizontaler Welle (HSI) dreht sich ein schwerer Rotor mit Schlagleisten bei hoher Drehzahl; das Gestein fällt aus dem Einlauf auf diese Leisten, wird gegen die Prallplatten im Brechergehäuse geschleudert und zerbricht. Bei Bauarten mit vertikaler Welle (VSI) wird das Material dagegen in die Mitte eines schnell drehenden Rotors aufgegeben und nach außen gegen einen Amboss-Ring oder ein Materialbett geschleudert. In beiden Fällen ist der Rotor die eigentliche Last für den Elektromotor: seine Masse, seine Drehzahl und die durchgesetzte Materialmenge. Dieser Beitrag zeigt, unter welchen Gesichtspunkten die Rotorlast bei der Auswahl eines Elektromotors für einen Prallbrecher zu bewerten ist und worauf beim Austausch zu achten ist.
Die Rotorlast besteht aus drei Anteilen
Die Belastung des Antriebs eines Prallbrechers als eine einzige Zahl zu betrachten, führt in die Irre. Derselbe Brecher kann bei unterschiedlicher Aufgabe sehr unterschiedliche Ströme aufnehmen.
- Last zum Drehen des Rotors: Selbst ein leer laufender Rotor benötigt wegen Luftwiderstand, Lagerreibung und Riemenverlusten eine gewisse Leistung. Diese Grundlast besteht, solange die Maschine läuft.
- Brechlast: Jedes Mal, wenn Gestein auf den Rotor trifft, wird dieser etwas abgebremst, und der Elektromotor gleicht diesen Drehzahlverlust aus. Mit steigender Aufgabemenge und Gesteinshärte nimmt der mittlere Leistungsbedarf zu. Eine ungleichmäßige Aufgabe zeigt sich als ständiges Schwanken des Stroms.
- Stoßspitzen: Gelangt ein großer Block oder ein unbrechbares Teil (Baggerzahn, Stahlbruchstück) in den Rotor, entsteht eine kurze, harte Lastspitze. Die Trägheit des Rotors nimmt einen Teil dieser Spitze auf; der Rest erreicht über Riemen und Welle den Antrieb.
Die Summe dieser drei Anteile ergibt die vom Brecherhersteller festgelegte Antriebsleistung. Der Hersteller berechnet sie anhand von Rotordurchmesser, Rotordrehzahl, Aufgabegröße und gewünschter Kapazität. Aus der Maschinenbezeichnung oder der Größe des Einlaufs lässt sich die Leistung nicht abschätzen; bei einem vorhandenen Brecher sind das Typenschild der bisherigen Maschine und die Herstellerunterlagen der Ausgangspunkt.
Rotordrehzahl, Riemenscheibenübersetzung und Polzahl
Einer der wichtigsten Einflussfaktoren für die Korngröße des Produkts ist beim Prallbrecher die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors. Steigt die Rotordrehzahl, nimmt die Aufprallenergie zu und das Produkt wird feiner; sinkt sie, wird es gröber. Diese Drehzahl ergibt sich aus der Drehzahl des Elektromotors und der Riemenscheibenübersetzung zusammen.
- Bei großen Brechern mit horizontaler Welle ist der Elektromotor meist vierpolig, und der Rotor wird über Riemen mit niedrigerer Drehzahl als der Antrieb betrieben. In manchen Anlagen kommen auch sechspolige Elektromotoren zum Einsatz.
- Eine Änderung der Polzahl verändert unmittelbar die Rotordrehzahl und damit die Kornverteilung des Produkts. Weicht die Polzahl der neuen Maschine von der alten ab, werden die Riemenscheiben neu berechnet; diese Entscheidung wird gemeinsam mit dem Brecherhersteller getroffen.
- In Anlagen, in denen die Rotordrehzahl prozessbedingt häufig verändert wird, kann ein Frequenzumrichter eingesetzt werden. Die allgemeine Angabe auf unserer Website lautet: Unsere Drehstrom-Serien eignen sich für die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter; bei längerem Betrieb mit voller Drehmomentlast bei niedriger Drehzahl kann ein Fremdlüfter erforderlich sein, bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft; diese Bedingungen sind bei der Bestellung anzugeben. Einzelheiten finden Sie unter der Frage zum Frequenzumrichter.
Anlauf und Auslauf mit schwerem Rotor
Der Rotor eines Prallbrechers dreht sich mit einer im Verhältnis zu seiner Größe sehr hohen Massenträgheit. Während der Elektromotor ihn aus dem Stillstand auf Betriebsdrehzahl bringt, nimmt er lange einen hohen Strom auf. Grundregel des Betriebs ist daher stets der Leeranlauf: Die Aufgabe wird erst geöffnet, wenn der Rotor die volle Drehzahl erreicht hat.
- Anlassverfahren: Bei einem Rotor mit hoher Trägheit kann der Stern-Dreieck-Anlauf den Hochlauf verlängern; der Direktanlauf kann dagegen einen deutlichen Spannungseinbruch im Netz verursachen. Welches Verfahren eingesetzt wird (Direktanlauf, Stern-Dreieck, Sanftanlauf oder Frequenzumrichter), legt ein Ingenieur vor Ort unter Berücksichtigung der Rotorträgheit und der Netzleistung der Anlage fest.
- Anlaufhäufigkeit: Jeder Anlauf eines schweren Rotors erwärmt die Maschine. Folgen die Anläufe in kurzen Abständen, kann sie nicht abkühlen. Die Zahl der täglichen Anläufe sollte bei der Bestellung angegeben werden.
- Auslauf: Nach dem Abschalten dreht der Rotor noch lange weiter. Wartungsklappen werden erst geöffnet, wenn der Rotor vollständig stillsteht; auch das erneute Einschalten darf nicht bei drehendem Rotor erfolgen.
Das Schutzorgan darf beim langen Anlauf nicht auslösen, muss den Antrieb bei echter Überlast aber schützen. Bei der Wahl der Auslöseklasse hilft der Beitrag zur Auswahl von Thermorelais und Sicherung weiter.
Unbrechbares Material und die Wirkung von Stoßlasten auf den Antrieb
Ein Stahlteil im Brecher bremst den Rotor schlagartig ab. Dabei rutschen oder reißen die Riemen, die Schlagleisten des Rotors können beschädigt werden, und der Elektromotor erhält einen kurzzeitigen, sehr hohen Drehmomentstoß. Brecherhersteller begrenzen dieses Risiko in der Regel mit einem Metallabscheider im Aufgabeband (Magnetabscheider oder Metalldetektor) und mit Sicherheitseinrichtungen am Gehäuse.
Für den Antrieb ist entscheidend, dass solche Stöße kein Betriebszustand sind, den ein Standard-Elektromotor abfangen soll, sondern ein Störfall, der durch die Ausrüstung zu verhindern ist. Häufig wiederkehrende Stöße führen zu Ermüdung an Welle, Passfeder, Lager und Riemenscheibenverbindung. Beim Austausch sollten daher auch Riemenscheibe, Passfedernut und Riemenspannung geprüft werden.
Bei Fußausführung B3 wird der Elektromotor auf einem Spannschlitten befestigt, mit dem die Riemenspannung eingestellt wird. Je nach Baugröße stehen die Bauformen B3, B5, B14, B34, B35 sowie vertikal V1/V3/V5/V6/V15 zur Verfügung; das Flanschmaß wird bei der Bestellung bestätigt. Bei Brechern mit vertikaler Welle hängen Anordnung des Antriebs und Riemenführung vom Hersteller ab; ob die Maschine horizontal oder vertikal eingebaut wird, ist unbedingt anzugeben. Wellen-, Fuß- und Flanschmaße finden Sie in den technischen 2D-Zeichnungen und im Katalog 2026.
