Höhere Produktionsanforderungen in allen Bereichen der Schüttgutförderung erfordern Effizienzsteigerungen auf sicherste und effizienteste Weise bei niedrigsten Betriebskosten. Da Fördersysteme immer breiter, schneller und länger werden, werden mehr Leistung und ein besser kontrollierbarer Durchsatz benötigt. Angesichts zunehmend strengerer gesetzlicher Vorschriften müssen kostenbewusste Unternehmensleiter sorgfältig prüfen, welche neuen Geräte und Konstruktionsoptionen ihre langfristigen Ziele für den besten Return on Investment (ROI) erfüllen.
Sicherheit könnte sich zu einer neuen Quelle der Kostensenkung entwickeln. In den nächsten 30 Jahren dürfte der Anteil von Bergwerken und Verarbeitungsanlagen mit einer hohen Sicherheitskultur so weit steigen, dass sie eher zur Regel als zur Ausnahme werden. In den meisten Fällen können Betreiber unerwartete Probleme mit vorhandenen Anlagen und der Arbeitssicherheit bereits durch geringfügige Anpassungen der Bandgeschwindigkeit erkennen. Diese Probleme äußern sich typischerweise in großen Lecks, erhöhten Staubemissionen, Bandverschiebungen und häufigerem Anlagenverschleiß bzw. -ausfall.
Große Mengen auf dem Förderband führen zu mehr Verschüttungen und flüchtigen Stoffen rund um das System, über die man stolpern kann. Laut der US-amerikanischen Arbeitsschutzbehörde (OSHA) sind Ausrutschen, Stolpern und Stürzen für 15 Prozent aller Todesfälle und 25 Prozent aller Arbeitsunfälle verantwortlich. [1] Darüber hinaus erhöhen höhere Bandgeschwindigkeiten die Gefahr von Quetsch- und Fallstellen auf Förderbändern, da die Reaktionszeit erheblich verkürzt wird, wenn Arbeiter versehentlich an Kleidung, Werkzeug oder Gliedmaßen stoßen. [2]
Je schneller sich das Förderband bewegt, desto schneller weicht es von seiner Bahn ab und desto schwieriger ist es für das Fördersystem, dies auszugleichen. Dies führt zu Undichtigkeiten entlang der gesamten Förderstrecke. Durch Lastverschiebungen, blockierte Tragrollen oder andere Ursachen kann das Band schnell mit dem Hauptrahmen in Berührung kommen, wodurch die Kanten reißen und ein Reibungsbrand entstehen kann. Neben den Auswirkungen auf die Arbeitssicherheit können Förderbänder bei extrem hohen Geschwindigkeiten Feuer in der gesamten Anlage verbreiten.
Eine weitere Gefahr am Arbeitsplatz – und eine, die zunehmend reguliert wird – sind Staubemissionen. Ein höheres Ladevolumen bedeutet mehr Gewicht bei höheren Bandgeschwindigkeiten, was zu stärkeren Vibrationen im System führt und die Luftqualität durch Staub verschlechtert. Zudem verlieren Reinigungsklingen mit zunehmendem Volumen tendenziell an Wirksamkeit, was zu mehr diffusen Emissionen auf dem Rücklauf des Förderbandes führt. Schleifpartikel können rollende Teile verunreinigen und zum Festfressen führen. Dies erhöht die Gefahr von Reibungszündungen und erhöht die Wartungskosten sowie Ausfallzeiten. Darüber hinaus kann eine geringere Luftqualität zu Bußgeldern und Zwangsabschaltungen führen.
Da Förderbänder immer länger und schneller werden, gewinnen moderne Tracking-Technologien an Bedeutung. Sie erkennen kleinste Veränderungen im Förderverlauf und kompensieren Gewichts-, Geschwindigkeits- und Driftkräfte schnell, bevor sie den Tracker überlasten. Die neuen Auf- und Ab-Tracker sind typischerweise alle 21 bis 50 Meter auf der Rücklauf- und der Ladeseite montiert – vor der Entladerolle auf der Ladeseite und der vorderen Rolle auf der Rücklaufseite. Sie nutzen einen innovativen Mehrgelenkmechanismus. Die Drehmomentvervielfachertechnologie mit Sensorarm erkennt kleinste Veränderungen im Bandverlauf und passt eine flache Gummi-Umlenkrolle sofort an, um das Band neu auszurichten.
Um die Kosten pro Tonne transportierten Materials zu senken, setzen viele Branchen auf breitere und schnellere Förderbänder. Das traditionelle Schlitzdesign wird voraussichtlich weiterhin Standard bleiben. Mit der Umstellung auf breitere und schnellere Förderbänder benötigen Schüttgutumschlaganlagen jedoch erhebliche Verbesserungen an robusteren Komponenten wie Tragrollen, Unterlegkeilen und Rutschen.
Das Hauptproblem der meisten Standardrinnenkonstruktionen besteht darin, dass sie nicht für wachsende Produktionsanforderungen ausgelegt sind. Das Entladen von Schüttgut von der Übergaberutsche auf ein schnell laufendes Förderband kann den Materialfluss in der Rutsche verändern, eine außermittige Beladung verursachen, den Materialaustritt und die Staubfreisetzung nach dem Verlassen der Absetzzone erhöhen.
Modernste Trogkonstruktionen konzentrieren das Material in einer gut abgedichteten Umgebung auf dem Band. Dies maximiert den Durchsatz, begrenzt Leckagen, reduziert Staub und minimiert typische Verletzungsgefahren am Arbeitsplatz. Anstatt Gewichte mit hoher Aufprallkraft direkt auf das Band fallen zu lassen, wird der Gewichtefall kontrolliert, um den Bandzustand zu verbessern und die Lebensdauer der Aufprallplatten und -rollen durch die Begrenzung der Kraft auf die Gewichte im Lastbereich zu verlängern. Reduzierte Turbulenzen erleichtern das Auftreffen auf Verschleißschutz und -mantel und verringern die Gefahr, dass sich kurzes Material zwischen Mantel und Band verfängt, was zu Reibungsschäden und Bandverschleiß führen kann.
Die modulare Ruhezone ist länger und höher als frühere Designs, sodass die Ladung Zeit hat, sich zu setzen. Dadurch ist mehr Platz und Zeit für die Luftverlangsamung vorhanden, sodass sich der Staub besser absetzen kann. Das modulare Design lässt sich leicht an zukünftige Containermodifikationen anpassen. Die äußere Verschleißauskleidung kann von außerhalb der Rutsche ausgetauscht werden, anstatt wie bei früheren Designs den gefährlichen Einstieg in die Rutsche zu erfordern. Rutschenabdeckungen mit internen Staubvorhängen regeln den Luftstrom über die gesamte Länge der Rutsche, sodass sich Staub auf dem Vorhang absetzen und schließlich in großen Klumpen auf das Band zurückfallen kann. Das doppelte Dichtungssystem verfügt über eine Primärdichtung und eine Sekundärdichtung in einem doppelseitigen Elastomerstreifen, um Verschütten und Staublecks auf beiden Seiten der Rutsche zu verhindern.
Höhere Bandgeschwindigkeiten führen auch zu höheren Betriebstemperaturen und erhöhtem Verschleiß der Abstreiferblätter. Größere Lasten, die sich mit hoher Geschwindigkeit nähern, treffen mit größerer Kraft auf die Hauptblätter, was zu schnellerem Verschleiß einiger Strukturen, stärkerem Abdrift sowie mehr Verschüttungen und Staub führt. Um die kürzere Lebensdauer der Anlagen auszugleichen, können Hersteller die Kosten für Bandabstreifer senken. Dies ist jedoch keine nachhaltige Lösung, da die zusätzlichen Ausfallzeiten durch die Wartung des Abstreifers und gelegentlichen Blattwechsel nicht vermieden werden.
Während einige Hersteller von Abstreiferblättern Schwierigkeiten haben, mit den sich ändernden Produktionsanforderungen Schritt zu halten, revolutioniert der Branchenführer für Förderbandlösungen die Reinigungsbranche mit Abstreiferblättern aus speziell entwickeltem Hochleistungspolyurethan. Diese werden vor Ort bestellt und zugeschnitten, um eine möglichst frische und langlebige Lieferung zu gewährleisten. Primärabstreifer nutzen Torsions-, Feder- oder pneumatische Spannvorrichtungen, um Riemen und Gelenke nicht zu beeinträchtigen und dennoch Abdrift sehr effektiv zu entfernen. Für härteste Einsätze verwendet der Primärabstreifer eine Matrix aus diagonal angeordneten Wolframkarbidblättern, die eine dreidimensionale Kurve um die Hauptriemenscheibe bilden. Der Außendienst hat festgestellt, dass die Lebensdauer eines Polyurethan-Primärabstreifers typischerweise viermal so lang ist wie ohne Nachspannen.
Mithilfe zukunftsweisender Bandreinigungstechnologien verlängern automatisierte Systeme die Lebensdauer der Klingen und die Bandgesundheit, indem sie den Kontakt zwischen Klingen und Band im Leerlauf des Förderbands verhindern. Der an das Druckluftsystem angeschlossene pneumatische Spanner ist mit einem Sensor ausgestattet, der erkennt, wenn das Band nicht mehr belastet ist, und die Klingen automatisch zurückzieht. Dadurch wird unnötiger Verschleiß an Band und Reiniger minimiert. Dies reduziert außerdem den Aufwand für die ständige Kontrolle und Spannung der Klingen für optimale Leistung. Das Ergebnis ist eine konstant korrekte Klingenspannung, zuverlässige Reinigung und eine längere Klingenlebensdauer – und das alles ohne Bedienereingriff.
Systeme, die für lange Strecken mit hoher Geschwindigkeit ausgelegt sind, versorgen oft nur kritische Punkte wie die Antriebstrommel mit Strom und ignorieren dabei die Eignung automatisierter „intelligenter Systeme“, Sensoren, Leuchten, Anbaugeräte oder anderer Geräte entlang des Förderbands. Die Versorgung mit Zusatzstrom kann komplex und teuer sein und erfordert überdimensionierte Transformatoren, Leitungen, Anschlusskästen und Kabel, um die unvermeidlichen Spannungsabfälle über lange Betriebszeiten auszugleichen. Solar- und Windenergie können in manchen Umgebungen, insbesondere in Bergwerken, unzuverlässig sein, daher benötigen Betreiber alternative Methoden zur zuverlässigen Stromerzeugung.
Durch die Verbindung eines patentierten Mikrogenerators mit einer Umlenkrolle und die Nutzung der vom laufenden Band erzeugten kinetischen Energie können nun die Verfügbarkeitsbarrieren bei der Stromversorgung von Hilfssystemen überwunden werden. Diese Generatoren sind als eigenständige Kraftwerke konzipiert, die an vorhandenen Umlenkrollen-Trägerstrukturen nachgerüstet und mit nahezu jeder Stahlwalze eingesetzt werden können.
Das Design nutzt eine Magnetkupplung, um einen „Antriebsstopp“ am Ende einer vorhandenen Riemenscheibe mit passendem Außendurchmesser zu befestigen. Die durch die Riemenbewegung gedrehte Antriebsklinke greift über bearbeitete Antriebsnasen am Gehäuse in den Generator ein. Magnetische Halterungen sorgen dafür, dass elektrische oder mechanische Überlastungen die Rolle nicht zum Stillstand bringen, sondern die Magnete von der Rollenoberfläche lösen. Durch die Positionierung des Generators außerhalb des Materialwegs vermeidet das neue innovative Design die schädlichen Auswirkungen schwerer Lasten und Schüttgüter.
Automatisierung ist die Zukunft. Doch da erfahrene Servicemitarbeiter in den Ruhestand gehen und junge Fachkräfte vor besonderen Herausforderungen stehen, werden Sicherheits- und Wartungskenntnisse immer komplexer und wichtiger. Grundlegende mechanische Kenntnisse sind zwar weiterhin erforderlich, doch neue Servicetechniker benötigen auch fortgeschrittenere technische Kenntnisse. Diese Arbeitsteilung erschwert die Suche nach Fachkräften mit unterschiedlichen Kompetenzen. Dies ermutigt Betreiber dazu, bestimmte professionelle Dienstleistungen auszulagern, und führt zu häufigeren Wartungsverträgen.
Die Überwachung von Förderanlagen im Hinblick auf Sicherheit und vorbeugende Wartung wird immer zuverlässiger und verbreiteter. Sie ermöglicht den autonomen Betrieb von Förderanlagen und die Vorhersage des Wartungsbedarfs. Spezialisierte autonome Agenten (Roboter, Drohnen usw.) werden schließlich einige der gefährlichen Aufgaben übernehmen, insbesondere im Untertagebau, da der Sicherheits-ROI zusätzliche Vorteile bietet.
Die kostengünstige und sichere Handhabung großer Schüttgutmengen wird letztlich zur Entwicklung zahlreicher neuer und produktiverer halbautomatischer Schüttgutumschlaganlagen führen. Fahrzeuge, die bisher per Lkw, Bahn oder Binnenschiff transportiert wurden, sowie Langstreckentransporte über Land, die Materialien von Minen oder Steinbrüchen zu Lagern oder Verarbeitungsanlagen transportieren, könnten sogar den Transportsektor beeinflussen. Diese Langstrecken-Verarbeitungsnetze für große Mengen sind an einigen schwer erreichbaren Orten bereits etabliert, könnten aber bald in vielen Teilen der Welt zur Normalität werden.
[1] „Identifizierung und Vorbeugung von Ausrutschern, Stolpern und Stürzen“; [1] „Identifizierung und Vorbeugung von Ausrutschern, Stolpern und Stürzen“;[1] „Erkennung und Vorbeugung von Ausrutschern, Stolpern und Stürzen“;[1] Erkennung und Prävention von Ausrutschen, Stolpern und Stürzen, Occupational Safety and Health Administration, Sacramento, CA, 2007. https://www.osha.gov/dte/grant_materials/fy07/sh-16625-07/ slipstripsfalls.ppt
[2] Swindman, Todd, Marty, Andrew D., Marshall, Daniel: „Conveyor Safety Fundamentals“, Martin Engineering, Abschnitt 1, S. 14. Worzalla Publishing Company, Stevens Point, Wisconsin, 2016 https://www.martin-eng.com/content/product/690/security book
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