Membranspeicher für Bergbaumaschinen: Auswahl, Dimensionierung und Wartung

Ein hydraulischer Gesteinsbohrer, der 2.500 Mal pro Minute schlägt, sendet alle 24 Millisekunden einen Druckimpuls in seinen Kreislauf. Der Schlauch biegt sich, die Dichtungen verschleißen und die Pumpe sieht die reflektierte Welle. Membranspeicher sind bei Bergbaumaschinen aus einem strukturellen Grund üblich: Die Membran hat keine Gleitdichtung und nahezu keine Masse, sodass die Gasseite innerhalb von Millisekunden nach dem ersten Druckanstieg reagiert.

Das Fazit zuerst. Zur Pulsationsdämpfung, Stoßdämpfung und kleinvolumigen Energiespeicherung auf Bohrinseln, Brechern und Lastenkippern ist ein Membranspeicher in der Regel besser geeignet als eine Blasen- oder Kolbeneinheit. Dies ist nicht mehr die beste Lösung, sobald das Gasvolumen etwa 4 Liter überschreitet oder wenn die Maschine mehrere Liter nutzbares Öl für eine große Flasche speichern muss. Hier erfahren Sie, wo diese Grenze liegt, wie die Einheit dimensioniert wird und was zu prüfen ist, bevor eine Bestellung aufgegeben wird.

Warum Membranspeicher für Bergbaumaschinen geeignet sind

Arbeitszyklen im Bergbau belasten die Hydraulik auf drei Arten: stoßbedingte Druckspitzen, kontinuierliche Hochfrequenzwellen von Pumpen und Brechern sowie Staub, Vibrationen und große Temperaturschwankungen. Ein Membranspeicher erledigt alle drei Aufgaben ohne die Teile, die normalerweise zuerst ausfallen.

• Keine Gleitdichtung. Die Membran ist an ihrem Umfang festgeklemmt und biegt sich einfach, so dass kein Kolbenring in einer Bohrung läuft und kein reibender Verschleißweg entsteht.
• Schnelle Reaktion. Die bewegte Masse ist eine dünne Elastomermembran, die Reaktionszeiten im Millisekundenbereich ermöglicht, was wichtig ist, wenn das zu absorbierende Ereignis 20 bis 50 Millisekunden dauert.
• Kompakte Hülle und ein Verschleißteil. Membraneinheiten sind für ihre Druckstufe kurz und leicht, und die Membran ist das einzige Verbrauchsmaterial.
• Druckfähigkeit, die zum Kreislauf passt. Typische Nennwerte von 250 bis 350 bar decken die meisten mobilen und stationären Bergbauhydrauliksysteme ab.

Der Kompromiss ist das Volumen. Eine Membran kann sich nur so weit auslenken, dass das Gasvolumen begrenzt bleibt und das nutzbare Ölvolumen typischerweise ein Drittel bis die Hälfte des Nenngasvolumens beträgt. Die gleiche Auswahllogik gilt für andere schwere Industrieausrüstung , aber im Bergbau vereinen sich hoher Druck und hohe Zyklen.

Die vier Aufgaben, die ein Membranspeicher in einer Bergbaumaschine erfüllt

Geben Sie genau an, welche Aufgabe das Gerät erfüllt, da die Vorladeregel davon abhängt.

1. Pulsationsdämpfung. Hinter einer Kolbenpumpe oder einem Hammer glättet der Akkumulator Wellen, die andernfalls Schläuche, Kühlerrohre und Ventilkörper ermüden würden.
2. Stoßdämpfung. Wenn eine Schaufel auf einen Stein trifft oder ein Ausleger abrupt stoppt, bleibt das Öl vorübergehend zurück. Der Akkumulator leitet das Öl an einen bestimmten Ort und begrenzt den Spitzenwert, bevor es die Pumpe erreicht.
3. Energiespeicher. Bei Lasttransportkippern kann der gespeicherte Stickstoff einen Steuerkreis speisen, eine Federspeicherbremse lösen oder einen Zylinder unterstützen, während die Pumpe aufholt.
4. Thermischer Volumenausgleich. In einem geschlossenen Kreislauf ändert sich das Ölvolumen mit der Temperatur; Der Druckspeicher absorbiert diese Änderung und hält den Druck innerhalb seines zulässigen Bereichs.

Abbildung 1 zeigt die gleiche Schaltung mit und ohne Membranspeicher unter zyklischer Stoßbelastung.

Dimensionierung eines Membranspeichers für einen Bergbau-Arbeitszyklus

Sechs Zahlen bestimmen die Auswahl, und wenn eine dieser Zahlen falsch ist, fällt das Gerät entweder vorzeitig aus oder erledigt die Aufgabe einfach nicht.

1. Minimaler und maximaler Arbeitsdruck. Alles Weitere ergibt sich aus diesen beiden Werten.
2. Vorladedruck. Beginnen Sie bei etwa dem 0,6- bis 0,7-fachen des mittleren Arbeitsdrucks für die Pulsationsdämpfung, dem 0,6- bis 0,8-fachen des minimalen Arbeitsdrucks für die Stoßdämpfung und näher am 0,9-fachen des minimalen Arbeitsdrucks für die Energiespeicherung. Vor dem Laden anhand der Herstellerdaten prüfen.
3. Druckverhältnis. Der maximale Arbeitsdruck dividiert durch den Vorladedruck legt fest, wie weit sich die Membran biegt. Unter etwa 4:1 zu bleiben schützt die Lebensdauer der Membran.
4. Ölvolumen und -durchfluss. Das Gasvolumen muss groß genug sein, damit die Membran nicht bei jedem Zyklus gegen die Hülle gedrückt wird.
5. Temperatur und Flüssigkeit. NBR deckt die meisten Mineralölkreisläufe bis etwa 80 °C ab, HNBR und FKM erweitern den Temperaturbereich und EPDM eignet sich für Flüssigkeiten auf Wasserbasis, die NBR aufquellen lassen würden.
6. Montage- und Servicezugang. Nach dem Zusammenbau der Maschine muss das Gasventil für Vorfüllkontrollen erreichbar bleiben.

Wo die Beschaffung schief geht

• Das Gasvolumen ist für die Welligkeit zu klein, so dass nichts abgeschnitten wird und der Schlauch trotzdem kaputt geht.
• Die Vorladung wird nach Gefühl eingestellt: Eine überladene Einheit speichert fast kein Öl, eine unterladene Einheit überbiegt sich und reißt die Membran.
• Das Elastomer wird allein aufgrund der Temperatur ausgewählt, wobei die Flüssigkeitschemie und das Permeationsverhalten außer Acht gelassen werden.
• Nicht zertifizierte Druckbehälter, bei denen eine niedrigere Rechnung zu einem Versicherungs- und Compliance-Problem wird.

Fehlerarten und die Wartung, die sie verhindert

Membranen versagen selten von alleine. Der Bruch ist normalerweise das letzte Ereignis in einer Kette, die mit einem Vorladefehler, einer verunreinigten Flüssigkeit oder einem überhöhten Druckverhältnis begann. Um herauszufinden, was zuerst kam, muss man wissen was ein Druckspeicher in einem hydraulischen Kreislauf bewirkt .

Eine vorbeugende Routine, die funktioniert

• Überprüfen Sie die Vorladung alle 500 Betriebsstunden oder vierteljährlich, je nachdem, was zuerst eintritt.
• Wenn die Vorfüllung zwischen den Kontrollen um mehr als etwa 10 Prozent abfällt, prüfen Sie das Gasventil auf Dichtheit, statt einfach Stickstoff nachzufüllen.
• Tauschen Sie die Membran beim ersten Anzeichen einer Druckinstabilität aus, nicht bei der nächsten geplanten Abschaltung.
• Halten Sie die Flüssigkeitsreinheit auf ISO 4406 18/16/13 oder besser. Membraneinheiten vertragen Verschmutzungen besser als Kolbeneinheiten, mögen sie aber trotzdem nicht.

Ladekits, Montageteile und das Komplettpaket

Ein Membranspeicher ist nur so gut wie das Zubehör, das ihn umgibt, und bei einer Bergbaumaschine entscheiden drei Dinge darüber, ob die Anlage funktionsfähig bleibt.

Der Akkumulator selbst ist ein versiegelter Druckbehälter mit einer eingespannten Membran und einem Stickstoffgasventil. Einheiten im Bereich von 0,075 bis 4 Liter decken die meisten Hammer-, Ausleger- und Steuerkreisaufgaben beim Bohren, Zerkleinern und Materialtransport ab.

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Das Vorladen ist keine einmalige Aufgabe. Ein Füllsatz mit der richtigen Gewindeform ermöglicht es Wartungsteams, Stickstoff an der Maschine nachzufüllen, anstatt das Schiff vom Kreislauf zu trennen, was den Unterschied zwischen einer halbstündigen Überprüfung und einem halbtägigen Stillstand ausmacht.

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Die Montage der Hardware ist wichtiger als sie aussieht. Eine Halterung und eine Klemme, die den Behälter stabil halten, halten Vibrationen vom Gasventil und der Ölanschlussverbindung fern, wo ein Großteil der Feldlecks entstehen.

Akkuhalterung Eine Speicherhalterung ist eine mechanische Vorrichtung zur Befestigung und Unterstützung eines Hydrospeichers. Produkt anzeigen →

Beschaffungsprüfungen vor Auftragserteilung

Akkumulatoren sind Druckbehälter, daher ist der Papierkram Teil des Produkts. Fünf Schecks decken den Großteil des Risikos ab.

1. Herstellungslizenz. Suchen Sie nach einer Lizenz zur Herstellung von Druckbehältern, die die entsprechende Qualität abdeckt, da Hochdruckspeichergehäuse in den meisten Gerichtsbarkeiten in diesen Geltungsbereich fallen.
2. Marktzertifizierung. Die CE-Kennzeichnung oder eine gleichwertige Erklärung ist eine Grundvoraussetzung für den Export der Maschine.
3. Produktionskapazität. Bestätigen Sie die Serienproduktion für die bestellte Größe, keine einmalige Montage. Die in Zehntausenden von Einheiten pro Jahr gemessene Produktion weist auf einen wiederholbaren Prozess hin.
4. Testaufzeichnungen. Fordern Sie hydrostatische Testdaten und ein Stickstoff-Vorfüllzertifikat pro Charge an, kein allgemeines Datenblatt.
5. Rückverfolgbarkeit von Materialien und Elastomeren. Die Metallurgie der benetzten Teile und die Membranverbindung sollten dokumentiert werden, insbesondere bei kaltem Klima oder korrosivem Betrieb.

Der Kauf direkt beim Hersteller verkürzt in der Regel sowohl die technische Schleife als auch den Preis. Fragen zu Vorladung, Elastomerauswahl oder Gewindestandards erreichen die Leute, die die Einheit bauen, anstatt eine Handelsschicht zu durchlaufen, und das ist wichtig, wenn eine Maschine ausfällt.

Häufig gestellte Fragen

Welche Membranspeichergröße benötigt eine Bergbaumaschine?

Die Größe folgt der Aufgabe. Passen Sie zur Pulsationsdämpfung an einem Leistungsschalterkreis das Gasvolumen auf etwa ein Viertel des Pumpendurchflusses pro Zyklus an und vergleichen Sie es dann mit der Welligkeit, die der Stromkreis tolerieren kann. Bei der Stoßdämpfung richtet sich die Größe nach der beim Aufprall eingeschlossenen Ölmenge. Wenn das erforderliche Gasvolumen etwa 4 Liter übersteigt, vergleichen Sie es mit einer Blasen- oder Kolbeneinheit, bevor Sie sich entscheiden.

Kann ein Membranspeicher horizontal montiert werden?

Ja. Membraneinheiten sind weitaus weniger positionsempfindlich als Kolbeneinheiten, da kein gleitendes Gewicht vorhanden ist und keine Ölsäule auf eine Dichtung drückt. Eine horizontale oder geneigte Montage ist normalerweise akzeptabel; Die praktische Einschränkung besteht darin, dass das Gasventil zugänglich bleibt.

Welche Vorladung eignet sich für einen Hydraulikhammer?

Die meisten Leistungsschalterstromkreise liegen zur Pulsationsdämpfung im Bereich des 0,6- bis 0,7-fachen mittleren Arbeitsdrucks, angepasst an die Empfehlung des Leistungsschalterherstellers. Stellen Sie es mit einem kalibrierten Ladeset ein, überprüfen Sie es nach der ersten Woche erneut und fahren Sie dann mit dem Routineintervall fort.

Woran erkenne ich, dass die Membran defekt ist?

Zuerst treten drei Symptome auf: Stickstoff, der durch den Ölanschluss entweicht und sich als Blasen im Behälter zeigt, ein schneller Verlust der Vorladung zwischen den Kontrollen und eine Druckschwankung, die auf das Niveau vor der Installation zurückkehrt. Jeder von ihnen rechtfertigt das Abnehmen des Geräts von der Maschine.

Bei Bergbaumaschinen verdient der Membranspeicher seinen Platz durch Schnelligkeit und Einfachheit: keine Gleitdichtung, Reaktion im Millisekundenbereich, ein einziges Verschleißteil und eine Druckstufe, die zu mobilen Hydraulikkreisläufen passt. Wählen Sie es nach Lautstärke und Leistung, stellen Sie die Vorladung richtig ein, montieren Sie es fest und überprüfen Sie die Vorladung nach einem Zeitplan. Wenn Sie diese vier Dinge tun, halten die Schläuche, die Dichtungen und die Pumpe erheblich länger.