Die iLok-Kupplung von Gates im Bergbau

Die iLok-Kupplung ist die Antwort von Gates auf herkömmliche Standardkupplungen und speziell darauf ausgelegt, bei der Trennung und Verbindung der Kupplung die Sicherheit zu verbessern und die Ausfallzeiten stark zu senken – eine entscheidende Her-ausforderung beim Verlagern und der erneuten Montage von Strebbaueinrichtungen.

Der Strebbau ist ein bergbauliches Abbauverfahren im Untertagebau, bei dem eine Schrämmaschine an eine Reihe von hydraulischen Deckenabstützungen montiert wird und Kohle an der Abbaufront in einem Flöz oder Streb abbaut. Da die Stollen im Strebbau zwischen 250 und 400 Meter breit sind, kann eine voll funktionsfähige Strebbaueinrichtung bis zu 5000 Tonnen Kohle stündlich abbauen.

Sie besteht aus hunderten von Schilden, die hydraulisch miteinander verbunden sind. Diese automatisch vorrückenden Schilde entwickeln einen Betriebsdruck von 350 bar. Somit wirkt auf das Anschlussstück der Hydraulikverbindung eine Kraft von 81 kN.

Zusätzlich zu den Schläuchen und Anschlussstücken, die durch die Pumpausrüstung Druckspitzen ausgesetzt sind, sorgen auch die Antriebskräfte der automatisch vorrückenden Schilde und die Korrosion durch Kohlenstaub, Feuchtigkeit und stark emulgierter Hydraulikflüssigkeit für eine extreme Belastung der Komponenten.

Im Bergbau benötigt man widerstandsfähige Kupplungen, die auf einem einfachen Prinzip basieren und sich schnell verbinden und trennen lassen. Der Klammerverschluss aus der Norm SAE J1467 – üblicherweise als Standardverbindung bezeichnet – erfüllt diese Anforderungen seit Jahrzehnten.

Die Standardverbindung verfügt über eine Steckverbindung mit zylindrischer Abdichtung, die in eine Buchse eingeführt wird. Ein hufeisenförmiger Halteclip oder eine Verrieglung wird dann an den Rillen der Steckverbindung vorbei in die Buchse eingeführt, damit die Verbindung fixiert ist.

Die Vorteile der Standardverbindungen gegenüber klassischen Schraubverbindungen waren eindeutig:

• einfaches und leicht verständliches Design
• keine besondere Drehmomentausrüstung nötig
• nachweislich richtige Verbindung bei komplett eingeführter Verriegelung.

Deshalb haben sich Standardverbindungen in Bergwerken weltweit etabliert.

Der Druck wächst

Die erste patentierte Standardverbindung gab es bereits 1946. Im Laufe der Zeit wurden die Maschinen weiterentwickelt und somit stieg auch der Bedarf an verbesserten Verbindungen. Strebbaueinrichtungen werden immer ausgeklügelter und leistungsstärker. Die Erwartungshaltung wächst stetig, sowohl was Leistung und Abbaumengen angeht, vor allem aber auch bezüglich der Sicherheit. Deshalb ist der Bergbausektor täglich mit den Grenzen der Standardverbindung konfrontiert. Mit zwei großen Einschränkungen:

• Selbst eine voll eingeführte Verriegelung hat nur zu einem Viertel bis einem Drittel Kontakt mit dem Flanschbereich. Ansteigende Betriebsdrücke in den hydraulischen Systemen im Strebbau von heute üben einen immer größeren Druck auf einen begrenzten Kontaktbereich aus, wodurch sich die Gefahr einer Verformung der Verriegelung oder gar eines Schadens an dieser vergrößert.

• Standardverbindungen verbleiben für Monate in einer korrosiven, unterirdischen Umgebung. Die Verriegelungen rosten und verformen sich. Sie haben sich mit den Rillen der Verbindung kaltverschweißt und lassen sich nur extrem schwer wieder entfernen. Das kann lange dauern und die Mitarbeiter dazu verleiten, den Schlauch und die Kupplungen unsachgemäß zu behandeln, was dann den Versuch, diese zu trennen, gefährlich macht.

Die iLok-Armatur benötigt durch ihre kompakte Bauweise weniger Platz in den engen Arbeitsbereichen der Systeme für den Strebbau. Bild: Gates

Wie kann man alle Vorteile der Standardkupplung erhalten und ihre Nachteile aus der Welt schaffen? Gates ist dieser Herausforderung mit der Entwicklung der patentierten iLok-Kupplung begegnet. Diese Kupplung verfügt über ein Gewinde. Die flachen Gewinde mit großen Abständen verhindern Blockierungen durch Schäden oder Korrosion.

Um die Verbindung anzuschließen, wird die Mutter der Steckverbindung von Hand angezogen, um die Steckverbindung an die Buchse anzuschließen. Dabei wird die Dichtfläche unter die Abdichtung in der Buchse gezogen. Da die Dichtungspackung an der inneren Oberfläche der Buchse angebracht ist, wird sie weniger möglichen Beschädigungen ausgesetzt. Gleichzeitig wird die Dichtfläche der Steckverbindung ebenfalls geschützt durch das Drehgelenk.

Um die Verbindung zu sichern, wird ein Kabel oder ein anderer Verschlussmechanismus in die Löcher der Mutter durch die Rillen der Buchse geschoben und verschlossen. Das Kabel lässt sich nicht durch die Rillen schieben, wenn die Mutter nicht komplett angezogen ist. Das Kabel zeigt auch, dass eine sichere Verbindung besteht, und es sorgt dafür, dass sich die Mutter während des Betriebs nicht löst.

Zum Trennen der Kupplun wird das Kabel durchtrennt und entfernt, sodass sich die Mutter von Hand lösen lässt. Die Rückseite der Überwurfmutter verfügt über Schlitze, damit ein Hakenschlüssel eingesetzt werden kann, falls ein zusätzliches Werkzeug zum Lösen der Kupplung nötig ist.

Die einfache Verbindung und Trennung spielt bei der Verbesserung der Sicherheit und der Produktivität eine entscheidende Rolle. Mit iLok lassen sich bei jeder Verlagerung im Strebbau hunderte von Arbeitsstunden einsparen, da der durchschnittliche Zeitaufwand bei der Trennung der Kupplungen im Vergleich zum Standard-Verschluss-Prinzip um bis zu 90 Prozent gesenkt werden kann.

Die Mutter verteilt die Kräfte gleichmäßig

Sollte das Sicherheitskabel entfernt werden, während die Leitung noch unter Druck steht, hält die Mutter die Verbindung weiter zusammen und leitet den Druck an die Seite der Kupplung und damit weg aus dem Gesicht des Mitarbeiters. Eine Standardverbindung jedoch kann in ihre Einzelteile zerspringen, wenn die Verriegelung von der unter Druck stehenden Leitung entfernt wird.

Anstatt eine Verriegelung zu verwenden, die nur ein Viertel oder ein Drittel des Flanschbereichs bedeckt, greift iLok auf eine Mutter zurück, welche die gesamte Flanschoberfläche mit einbezieht und damit die Kräfte gleichmäßig verteilt. Das vermeidet Druckpunkte und eine Verformung des Flansches.

Für die Verbindung und Trennung der iLok-Kupplung sind keine Werkzeuge erforderlich. Somit kommen die Mitarbeiter nicht auf die Idee, Hammer und Meißel einzusetzen, wie es oft bei der Entfernung von Standardverbindungen der Fall ist.

Die Kupplung ist zudem kompakt, sie hat in etwa den Durchmesser einer Standardkupplung ohne Verriegelung. Sobald die Verriegelung eingesetzt ist, ist die Kupplung sogar noch kompakter. Da es keine scharfen Enden einer hervorstehenden Verriegelung gibt, lassen sich außerdem Schäden und Abnutzungserscheinungen an umliegenden Baugruppen und Teilen verhindern.

Beschichtung fürs Extreme

Um die Lebensdauer von iLokTM-Baugruppen im stark korrosiven Umfeld des Bergbaus weiter zu erhöhen, sind iLok-Kupplungen mit der TuffCoat-Extreme-Beschichtung von Gates überzogen. TuffCoat Extreme schützt 840 Stunden vor Rotrost gemäß ISO 9227 (Salzsprühnebelprüfungen), der Schutz ist also mehr als zehnmal so hoch wie in der Norm gefordert (72 Stunden).

Die Kupplung wurde nicht nur bei einem Druck von 420 bar mit 300.000 Impulszyklen geprüft, wie bei statischen Anwendungen im Bergbau üblich, sondern auch darauf getestet, dass sie die internationalen Normen für Hydraulikanwendungen um mehr als das Dreifache übertrifft.

Gates iLok-Verbindungen können mit Originalausrüstung kombiniert, aber auch bei Austauschvorgängen verwendet werden, bei denen der entsprechende iLok-Adapter zum Anschluss an eine Standardverbindung oder einen Flansch zum Einsatz kommt. fa

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Autor: Johan de Moor, Gates

Die iLok-Kupplung

Für die Verbindung und Trennung der iLok-Kupplung sind keine Werkzeuge erforderlich. Bild: Gates

Gute Hydraulikverbindung

Das Prinzip der iLok-Kupplung ist sehr leicht verständlich und umsetzbar, da die Mitarbeiter wissen, wie man eine Mutter anzieht, um eine Hydraulikverbindung herzustellen.

Im Gegensatz zu Muttern auf Gewindeverbindungen benötigt die iLok-Kupplung jedoch kein Drehmoment, um eine Vorspannung und einen guten, anhaltenden Anschluss sicherzustellen.