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Beim Vertikalwellenbrecher (VSI) wird der Rotor entweder von einem einzelnen Elektromotor oder von zwei seitlich am Brecher angeordneten Elektromotoren über Riemen angetrieben. Bei Einzelantrieb konzentriert sich die Auswahl auf Rotordrehzahl, Riemenübersetzung und Anlaufzeit. Beim Doppelantrieb müssen sich die beiden Antriebe zusätzlich die Last gleichmäßig teilen; das erfordert, dass beide Elektromotoren dasselbe Modell sind, mit gleicher Riemenspannung arbeiten und gemeinsam anlaufen und stoppen.
Was treibt den Rotor beim Vertikalwellenbrecher an?
Beim Vertikalwellenbrecher wird das Material von oben in den schnell drehenden Rotor aufgegeben und durch die Fliehkraft gegen die Wände der Brechkammer oder gegen das eigene Materialbett geschleudert. Gebrochen wird durch diese Aufprallgeschwindigkeit. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors ist daher die wichtigste Größe für Kornform und Korngröße des Produkts.
Der Rotor sitzt auf einer vertikalen Hauptwelle, die in ihrer eigenen Lagerbuchse läuft. Die Elektromotoren sind horizontal neben dem Brechergehäuse angeordnet und treiben die Riemenscheibe unter der Hauptwelle über Keilriemen an. Die Rotordrehzahl ergibt sich aus Motordrehzahl und Riemenübersetzung: Rotordrehzahl = Motordrehzahl × Durchmesser der Motorscheibe ÷ Durchmesser der Hauptwellenscheibe. Die Rotordrehzahl gibt der Hersteller je nach Material und Produkt vor; durch Wechsel der Riemenscheiben lässt sie sich in einem bestimmten Bereich einstellen.
Einzel- oder Doppelantrieb?
Welche Anordnung verwendet wird, entscheidet der Brecherhersteller; bei der Auswahl des Ersatzantriebs bleibt sie erhalten. Den Unterschied zu kennen, hilft dennoch zu verstehen, warum die Elektromotoren unterschiedlich behandelt werden.
| Thema | Einzelantrieb | Doppelantrieb |
|---|---|---|
| Anordnung | Elektromotor auf einer Seite des Brechers | Elektromotoren auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Brechers |
| Last auf das Hauptwellenlager | Riemenzug kommt aus einer Richtung | Gegenüberliegende Riemenzüge gleichen sich weitgehend aus |
| Motorgehäuse | Gesamtleistung in einem Gehäuse, größere Baugröße | Leistung auf zwei Gehäuse verteilt, kleinere Baugrößen |
| Steuerung | Ein Anlasser und ein Schutz | Gemeinsames Anlaufen und Stoppen beider Antriebe, gegenseitige Verriegelung |
| Ersatzantrieb | Ein Modell | Zwei Elektromotoren gleichen Modells; bei Ausfall eines Antriebs ist die Übereinstimmung wichtig |
Der größte Vorteil des Doppelantriebs: Die Riemenlast auf das Hauptwellenlager wird von beiden Seiten ausgeglichen. Bei Vertikalwellenbrechern großer Kapazität ist diese Anordnung deshalb häufig anzutreffen.
Wie wird beim Doppelantrieb die Lastaufteilung sichergestellt?
Treiben zwei Asynchronmotoren dieselbe Welle über Riemen an, hängt die Lastübernahme jedes Antriebs von seiner eigenen Schlupfkennlinie ab. Die Wellendrehzahl ist gemeinsam; schon ein kleiner Unterschied in den Nenndrehzahlen führt dazu, dass ein Elektromotor mehr Last übernimmt als der andere. Der Antrieb mit der höheren Nenndrehzahl liefert bei gleicher Drehzahl mehr Drehmoment und erwärmt sich stärker.
Beim Doppelantrieb gelten daher folgende Regeln:
- Gleiches Modell: Beide Elektromotoren müssen gleiche Leistung, gleiche Polzahl und denselben Modellcode haben. Werden Antriebe verschiedener Hersteller oder Reihen kombiniert, kann die Lastverteilung trotz gleicher Nennleistung gestört sein.
- Gleicher Riemenscheibendurchmesser: Beide Motorscheiben müssen denselben Durchmesser haben. Ein kleiner Unterschied im Scheibendurchmesser addiert sich zum Schlupfunterschied.
- Gleiche Riemenspannung: Die Seite mit lockerem Riemen rutscht und überlässt ihre Last dem anderen Antrieb. Riemensätze werden gemeinsam gewechselt, die Spannung wird auf beiden Seiten nach demselben Verfahren eingestellt.
- Überwachung über den Strom: Bei Inbetriebnahme und regelmäßiger Wartung wird der Strom beider Elektromotoren unter Last gemessen und verglichen. Ein deutlicher Unterschied deutet auf ein Riemen- oder Riemenscheibenproblem hin.
Wenn ein Antrieb ausfällt
Fällt beim Brecher mit Doppelantrieb ein Elektromotor aus, muss der neue zum verbleibenden passen. Weicht seine Nenndrehzahl von der des verbleibenden Antriebs ab, kann die Lastaufteilung gestört werden. Manche Betriebe erneuern daher beide Elektromotoren gemeinsam oder halten zwei Reserveantriebe desselben Modells vor. Welcher Weg gewählt wird, ergibt sich aus Alter, Wicklungszustand und Typenschildwerten der Antriebe.
Anlauf und Steuerung
Der Rotor des Vertikalwellenbrechers ist schwer und dreht mit hoher Drehzahl; selbst beim Leeranlauf dauert es, bis die Trägheit überwunden ist. Die Anlaufzeit ist länger als bei einem Ventilator gleicher Leistung, und in dieser Zeit bleibt der Strom hoch. Der Motorschutz muss für diesen langen Anlauf ausgelegt sein; andernfalls kann er während des Anlaufs auslösen.
Beim Doppelantrieb hat die Steuerung zusätzliche Aufgaben:
- Beide Antriebe müssen gleichzeitig anlaufen. Läuft ein Elektromotor zuerst an, versucht er, den Rotor allein zu beschleunigen, und wird überlastet.
- Löst der Schutz eines Antriebs aus, muss auch der andere gestoppt werden. Den gefüllten Brecher mit einem Antrieb weiterzubetreiben, überlastet den verbleibenden Elektromotor.
- Jeder Antrieb braucht sein eigenes Motorschutzrelais; werden beide Elektromotoren hinter einem einzigen Schutzorgan angeschlossen, kann die Überlastung eines Antriebs verborgen bleiben.
Als Anlaufverfahren kommen Stern-Dreieck, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter in Frage. Für Stern-Dreieck am 400-V-Netz muss das Typenschild 400/690 V (Δ/Y) ausweisen. Für den Umrichterbetrieb sind unsere Drehstromreihen zur Drehzahlregelung am Frequenzumrichter geeignet. Bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter erforderlich sein; bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein du/dt- oder Sinusfilter geprüft. Diese Bedingungen werden bei der Bestellung angegeben. Werden beide Antriebe von einem Umrichter gespeist, ist für jeden Elektromotor dennoch ein eigenes Motorschutzrelais erforderlich.
