Projektbericht · Polen · Lagerplatz im Bergbau · Schaufelrad-Absetz- und Rückladegerät

Trommelleitung für das Absetz- und Rückladegerät eines polnischen Bergbaubetriebs: (N)SHTÖU-J 3×70 und 3×185, vor dem Versand geprüft

Ein polnisches Bergbauunternehmen benötigte für die Kabeltrommel eines schienengebundenen Schaufelradgeräts auf einem übertägigen Lagerplatz eine Trommelleitung für Absetz- und Rückladegeräte. TEBAOFLEX lieferte (N)SHTÖU-J 0.6/1 kV in zwei Abmessungen, 3×70+3×35/3 und 3×185+3×95/3, mit Leitern aus verzinntem Kupfer, EPR-Isolierung, einem gelben Innen- und Außenmantel aus Polychloropren (PCP) und einem Aramidgeflecht dazwischen. Vor der Auftragserteilung schickte TEBAOFLEX 160 m jeder Abmessung, für dieses Projekt frachtfrei, an den Maschinenhersteller in Shandong, China, wo beide Leitungen auf der Kabeltrommel installiert und während der Inbetriebnahme betrieben wurden. Die Versandtrommeln aus der Fertigung bestanden anschließend eine Werksabnahmeprüfung, einschließlich einer Wechselspannungsprüfung mit 3 657 V über 5 Minuten ohne Durchschlag.

Projekt auf einen Blick

Welche Trommelleitung braucht ein Schaufelrad-Absetz- und Rückladegerät?

Ein Schaufelrad-Absetz- und Rückladegerät braucht eine Gummi-Trommelleitung für schwere Beanspruchung. Die Maschine fährt auf Schienen über den Lagerplatz, daher wird ihre Energieleitung auf einer motorbetriebenen Kabeltrommel abgewickelt und wieder aufgewickelt. Die Leitung braucht einen feindrähtigen Leiter der Klasse 5, eine Gummiisolierung und Mäntel, die ständiges Aufwickeln vertragen, ein Geflecht, das Zug und Torsion aufnimmt, und einen Mantel, der gegen Witterung, Abrieb und Öl beständig ist. Für einen polnischen Bergbaubetrieb lieferte TEBAOFLEX (N)SHTÖU-J 0.6/1 kV, eine Konstruktion in Anlehnung an DIN VDE 0250-814.

Ein Absetz- und Rückladegerät erledigt zwei Aufgaben mit einer Maschine. Beim Absetzen schüttet sein Auslegerband die Halde auf; beim Rückladen gräbt das Schaufelrad das Material zurück auf das Lagerplatzband. Beides geschieht, während die Maschine auf ihrer Fahrbahn fährt, daher arbeitet die Trommelleitung über die gesamte Lebensdauer der Maschine unter Zug, Biegung und Torsion, im Freien, bei Staub, Regen und Frost.

Die Bezeichnung beschreibt diesen Aufbau. NSHTÖU ist eine schwere Gummischlauchleitung mit einem Tragorgan zwischen Innen- und Außenmantel, und das J ergänzt einen grün-gelben Schutzleiter in der Leitung. Die Buchstaben entschlüsseln wir einzeln in unserem Leitfaden zum Lesen von VDE-Kabelbezeichnungen, und die Varianten vergleichen wir auf der Seite zur NSHTOU-Leitungsfamilie.

NSHTOEU-J 3×70+3×35/3 und NSHTOEU-J 3×185+3×95/3: Aufbau für diesen Auftrag

Beide Abmessungen der (N)SHTÖU-J 0.6/1 kV in diesem polnischen Auftrag für ein Absetz- und Rückladegerät haben denselben Aufbau: Leiter der Klasse 5 aus verzinntem Kupfer nach IEC 60228, EPR-Isolierung, ein auf drei Adern aufgeteilter Schutzleiter, ein gelber PCP-Innenmantel, ein Aramidgeflecht und ein gelber PCP-Außenmantel, beide Mäntel aus der Mischung 5GM5. Nur die Leiterquerschnitte und der Außendurchmesser unterscheiden sich: 44.45 mm bei 3×70+3×35/3 und 63.23 mm bei 3×185+3×95/3.

Dies sind die Werte aus dem Auftragsdatenblatt. Der auf unserer Seite zur NSHTOU-Familie beschriebene Standardaufbau der (N)SHTÖU verwendet einen Innenmantel GM1b, ein textiles Torsionsschutzgeflecht und einen Außenmantel 5GM3; bei diesem Auftrag wurden stattdessen PCP 5GM5 für beide Mäntel und ein Aramidgeflecht verwendet, in Gelb.

Querschnitt der Trommelleitung: Wo liegen Innenmantel, Geflecht und Außenmantel?

Bei der gelben (N)SHTÖU-J Trommelleitung dieses Auftrags bestehen Innen- und Außenmantel aus derselben PCP-Mischung und sind miteinander vulkanisiert, sodass eine Schnittfläche wie ein einziger dicker gelber Ring aussieht. Die Grenze bildet das Aramidgeflecht, sichtbar als Ring aus kleinen Punkten mit gleichbleibendem Radius im Gelb: Alles innerhalb dieses Rings ist der Innenmantel, alles außerhalb davon der Außenmantel.

Der Käufer bat um Fotos des Querschnitts jeder Leitung, die Innen- und Außenmantel deutlich zeigen. Die Nahaufnahme unten zeigt die Leitung 3×70+3×35/3; die Zeichnung daneben nummeriert die Schichten vom Leiter nach außen.

Warum Leiter aus verzinntem Kupfer in einer Gummi-Trommelleitung?

Gummi-Trommelleitungen wie die (N)SHTÖU-J haben Leiter aus verzinntem Kupfer, weil die Isolierung, die unmittelbar an jedem Leiter anliegt, aus vulkanisiertem Gummi besteht. Enthält eine Gummimischung Schwefel oder schwefelhaltige Beschleuniger, reagieren diese mit blankem Kupfer zu Kupfersulfid, das die Einzeldrähte schwärzt und den Übergangswiderstand erhöht; eine Zinnschicht auf jedem Einzeldraht hält Kupfer und Gummi voneinander getrennt. Auf einem nassen Lagerplatz verlangsamt die Beschichtung außerdem die Oxidation im Inneren des Drahtbündels und hält die vor Ort hergestellten Anschlüsse einwandfrei, was auf dem feuchten polnischen Bergbaustandort dieses Auftrags wichtig war.

• Vulkanisation. Die EPR-Isolierung wird unter Wärme vulkanisiert, während sie unmittelbar am Leiter anliegt; die Mäntel berühren das Kupfer nie. Enthält eine Gummimischung Schwefel oder schwefelhaltige Beschleuniger, bilden diese auf blankem Kupfer Kupfersulfid, das die Einzeldrähte dunkel färbt, das Löten beeinträchtigt und den Übergangswiderstand erhöht. Zinn bildet eine Barriere zwischen beiden.
• Feuchtigkeit auf einem offenen Lagerplatz. Regen, Schmelzwasser und Kondenswasser gelangen an Leitungsenden und an jede Mantelbeschädigung. Oxidiertes Kupfer hat einen höheren Widerstand, sodass Verbindungsstellen wärmer werden; verzinnte Einzeldrähte bleiben stabil.
• Vor Ort hergestellte Anschlüsse. Verzinnte Einzeldrähte lassen sich sauber verpressen und löten und dunkeln nach dem Abisolieren nicht schnell nach, sodass an der Maschine montierte Kabelschuhe einen niedrigen Übergangswiderstand behalten.
• Im Inneren eines Leiters, der sich ständig biegt. Ein Leiter der Klasse 5 besteht aus Hunderten feiner Einzeldrähte. Feuchtigkeit, die zwischen sie kriecht, oxidiert die Drahtoberflächen, und oxidierte Einzeldrähte brechen bei wiederholter Biegung leichter. Jeder Einzeldraht wird einzeln verzinnt, sodass jeder Einzeldraht geschützt ist.

Wie prüfen Sie, ob das Kupfer wirklich verzinnt ist?

Entfernen Sie die Isolierung und betrachten Sie die Oberflächen der Einzeldrähte: Verzinnte Einzeldrähte sind auf ihrer ganzen Länge silbergrau, blankes Kupfer ist kupferrot. Bei der Werksabnahmeprüfung haben wir für den Käufer Leistungs- und Schutzleiteradern abisoliert. Die Prüfung des Leiterwiderstands bestätigt dann den Kupferquerschnitt: An der 70-mm²-Ader wurden 0.265 Ω/km bei 20 °C gemessen, innerhalb des Höchstwerts von 0.277 Ω/km, den IEC 60228 für einen verzinnten Leiter der Klasse 5 mit 70 mm² festlegt.

Zwei Vorsichtshinweise, wenn Sie dies selbst prüfen. Erstens: Betrachten Sie die Einzeldrähte nach dem Abisolieren, nicht die Schnittfläche: Ein Sägeschnitt legt den Kupferkern jedes Einzeldrahts frei, sodass ein frisch geschnittenes Ende kupferfarben aussieht, auch wenn der Draht verzinnt ist. Zweitens: Der Widerstand allein kann verzinntes nicht von unverzinntem Kupfer unterscheiden. Für Leiter der Klasse 5 mit 70 mm² liegen die Grenzwerte nach IEC 60228 bei 0.272 Ω/km für unverzinntes Kupfer und 0.277 Ω/km für verzinntes Kupfer, nur etwa 2% auseinander, und ein Leiter beider Arten liegt bei der Messung in der Regel unter beiden Werten, wie es auch bei diesem der Fall war. Verwenden Sie die Sichtprüfung für die Beschichtung und die Widerstandsmessung für den Kupferquerschnitt.

Werksabnahmeprüfung der Trommelleitung: was wir geprüft haben und die Messwerte

Bei diesem Auftrag über (N)SHTÖU-J Trommelleitungen wurde jede isolierte Ader während der Extrusion einer Funkenprüfung und in Wasser einer Spannungsprüfung mit 3 500 V unterzogen. An den fertigen Trommeln wurde jede Ader auf Durchgang geprüft, der Isolationswiderstand zeigte über die gesamte Trommellänge mehr als 5 000 MΩ bei 2.5 kV DC, und die fertige Leitung bestand eine Wechselspannungsprüfung mit 3 657 V über 5 Minuten ohne Durchschlag. Der Leiterwiderstand, gemessen an einer 1-m-Probe der 70-mm²-Ader, betrug 0.265 Ω/km bei 20 °C.

Isolationswiderstand der Trommelleitung an der fertigen Trommel: über 5 000 MΩ bei 2.5 kV DC

Das Isolationsmessgerät legt eine DC-Prüfspannung an und zeigt sie auf der Digitalanzeige an, hier 2.54 kV; der Widerstand wird auf der Analogskala abgelesen, auf der der Zeiger über 5 000 MΩ stand. Der Isolationswiderstand pro Kilometer ist der Messwert multipliziert mit der Länge in Kilometern, sodass ein Messwert von 5 000 MΩ die 20 MΩ·km bei jeder Länge über 4 m erfüllt, und auf einem vollen Kilometer wären es 5 000 MΩ·km.

Wechselspannungsprüfung an der fertigen Leitung: 3 657 V über 5 Minuten

Im eingezäunten Prüffeld erhöhte der Prüftransformator die Spannung an der fertigen Leitung auf 3 657 V AC, oberhalb der Prüfspannung von 3.5 kV AC, die die (N)SHTÖU-Familiendaten von TEBAOFLEX für Leitungen 0.6/1 kV angeben, und hielt sie 5 Minuten lang. Es trat kein Durchschlag auf. Der Timer am Prüfpult zählt die Sekunden der Haltezeit; das Foto unten wurde nach 42 s aufgenommen.

Querschnitts- und Dickenprüfungen

Wie lässt sich nachweisen, dass eine Trommelleitung keine Unterbrechungen oder Reparaturen hat?

Eine Kette von Prüfungen zeigt, dass eine Trommelleitung keine Unterbrechungen hat. Bei diesem Auftrag prüfte das Funkenprüfgerät jede isolierte Ader während der Extrusion, jede Ader hielt anschließend 3 500 V in Wasser stand, und die fertige Leitung zeigte Durchgang an jeder Ader und hielt 3 657 V AC über 5 Minuten stand. Bei einem gebrochenen Leiter oder einer beschädigten Isolierung an beliebiger Stelle der Trommel würde die Leitung eine dieser Stufen nicht bestehen. Auch eine fachgerecht ausgeführte Reparatur kann sie bestehen, daher beweisen die Prüfungen allein nicht, dass eine Leitung nie repariert wurde; die Versandtrommeln dieses Auftrags wurden als durchgehende Längen geliefert, ohne Verbindungsstellen oder Reparaturen in der Leitung.

1. Während der Extrusion: Das Funkenprüfgerät erfasst jeden Meter jeder Ader. Ein Nadelloch, eine dünne Stelle oder ein durch die Isolierung gedrückter Einzeldraht löst den Alarm aus, und die Linie stoppt zur Kontrolle.
2. Vor dem Verseilen: Jede isolierte Ader wird im Wasserbad einer Spannungsprüfung mit 3 500 V unterzogen, sodass jede Schwachstelle der Isolierung durchschlägt, bevor die Ader verseilt wird.
3. An der fertigen Trommel: Der Durchgang an jeder Ader zeigt, dass die Leiter von Ende zu Ende ununterbrochen sind; der Isolationswiderstand und die 5-minütige Wechselspannungsprüfung zeigen, dass die Isolierung über die gesamte Länge intakt ist.

Trommelleitung für kaltes Wetter: Wie hält ein Gummimantel einem polnischen Winter stand?

Eine Gummi-Trommelleitung hält einem polnischen Winter stand, weil sie bei Kälte elastisch bleibt. Die (N)SHTÖU-J dieses Auftrags hat Mäntel aus Polychloropren (PCP), die bei tiefen Temperaturen flexibel bleiben, bei denen PVC steif wird und reißt. Die (N)SHTÖU-Familiendaten von TEBAOFLEX geben −25 °C für bewegte Leitung und −40 °C für feste Verlegung an. PCP ist außerdem beständig gegen Wasser, Schmelzwasser, Abrieb und Einreißen, was wichtig ist, wenn eine kalte Leitung von der Trommel abgezogen wird.

Winterfrost ist auf einem polnischen Lagerplatz normal, und die Trommelleitung ist das Teil der Maschine, das sich am meisten bewegt. Ein Mantel, der bei Kälte hart wird, reißt dort, wo er sich über die Trommel und die Führungsrollen biegt; ein Gummimantel biegt sich weiterhin ohne Schaden. TEBAOFLEX stellt seine Gummimischungen selbst her. Wenn eine Maschine unter −25 °C fahren und wickeln muss, nennen Sie in der Anfrage die niedrigste Standorttemperatur: TEBAOFLEX kann Mantelmischungen für tiefere Temperaturen auftragsbezogen liefern, und die Mischung und ihr Bemessungswert werden im Auftragsdatenblatt für den angebotenen Aufbau angegeben.

Warum ein gelber Mantel für die Trommelleitung auf einem Lagerplatz im Bergbau?

Für das polnische Absetz- und Rückladegerät wurde die Trommelleitung (N)SHTÖU-J mit einem gelben statt dem üblichen schwarzen Mantel gefertigt, damit Fahrer von Muldenkippern, Ladern und Gabelstaplern sie dort sehen können, wo sie die Trommel verlässt und neben der Fahrbahn verläuft. Das verringert das Risiko, dass die Leitung auf einem Lagerplatz im Bergbau voller loser Steine überfahren oder gequetscht wird.

Die Farbe ändert nichts an der elektrischen Bemessung. Beide gelben Mäntel sind nach Mischungsklasse 5GM5 gefertigt, wie im Auftragsdatenblatt angegeben.

Passt die Leitung zur Kabeltrommel? Außendurchmesser der Trommelleitung, minimaler Trommelkerndurchmesser und maximale Zugkraft

Beide Abmessungen der (N)SHTÖU-J passen zur Kabeltrommel des Absetz- und Rückladegeräts: Die gemessenen Außendurchmesser, 44.45 mm bei 3×70+3×35/3 und 63.23 mm bei 3×185+3×95/3, liegen innerhalb des maximalen Leitungsdurchmessers der Kabeltrommel. Mit dem Biegeradius von 6 × D im Trommelbetrieb, den TEBAOFLEX für Leitungen über 20 mm angibt, muss der Trommelkern einen Durchmesser von mindestens 534 mm bzw. 759 mm haben, und die Arbeitszugkraft sollte innerhalb von 4 200 N bzw. 11 100 N bleiben.

Der Biegeradius von 6 × D richtet sich nach DIN VDE 0298-3, Tabelle 3, und die Zugkraftgrenze von 20 N/mm² ist der Bemessungswert von TEBAOFLEX für die (N)SHTÖU-Familie; beide Regeln finden sich im Abschnitt zur Trommelauslegung auf der Seite zur NSHTOU-Leitungsfamilie. Die obigen Werte beruhen auf den gemessenen Durchmessern dieses Auftrags; die Abmessungstabelle der Familienseite verwendet den maximalen veröffentlichten Durchmesser und ergibt daher für dieselbe Abmessung einen größeren minimalen Trommelkerndurchmesser, 642 mm bei 3×70+3×35/3. Die Schutzleiter werden bei der Zugkraft nicht mitgerechnet. Führungs- und Umlenkrollen benötigen einen größeren Biegeradius, 7.5 × D nach DIN VDE 0298-3: mindestens 334 mm bei 3×70+3×35/3 und 475 mm bei 3×185+3×95/3. Nennen Sie mit Ihrer Anfrage den Kerndurchmesser der Kabeltrommel und den maximalen Leitungsdurchmesser, und wir prüfen beide anhand der gemessenen Leitung.

Erprobung am Absetz- und Rückladegerät vor der Auftragserteilung

Der polnische Käufer hatte bisher keine Leitungen von TEBAOFLEX eingesetzt, daher wurde die Leitung vor der Auftragserteilung an der eigenen Maschine des Käufers erprobt. Das Absetz- und Rückladegerät wurde in Shandong, China, gebaut, also schickte TEBAOFLEX je 160 m (N)SHTÖU-J 3×70+3×35/3 und 3×185+3×95/3 dorthin und übernahm für dieses Projekt die Frachtkosten. Der Maschinenhersteller installierte beide Leitungen auf der Kabeltrommel und betrieb sie während der Inbetriebnahmeerprobungen der Maschine, und der Käufer erteilte den Auftrag nach der Erprobung.

Für einen Erstauftrag ist dies der direkteste Nachweis, den ein Käufer bekommen kann: Die Leitung wird von der tatsächlichen Kabeltrommel auf- und abgewickelt, bei den Fahrbewegungen der Maschine selbst, bevor sich der Käufer festlegt. Die Erprobung bestätigte außerdem in der Praxis, was die gemessenen Durchmesser auf dem Papier zeigten: dass beide Abmessungen zur Trommel passen.

Verpackung von Versandtrommeln mit Trommelleitung für den Export nach Polen

Jede Versandtrommel für den Export wird passend zu Außendurchmesser und Gewicht der Leitung gefertigt, mit Holzlatten verschlossen, sodass keine Leitung freiliegt, und im Container verstrebt, damit sie sich während des Transports nicht bewegen kann. TEBAOFLEX versichert seine Exportsendungen mit einer gewerblichen Transportversicherung.

• Trommelgröße und Festigkeit: gewählt nach dem Außendurchmesser der Leitung und dem Gewicht der Länge auf der Trommel.
• Geschlossene Trommel: Nach dem Aufwickeln wird die Trommel mit Latten verschlossen, sodass die Leitungsoberfläche vollständig geschützt ist.
• Verstrebung im Container: Die Trommeln werden verkeilt und verstrebt, sodass sie weder rollen noch verrutschen können.
• Versicherung: Exportaufträge werden mit einer gewerblichen Transportversicherung versandt, sodass etwaige Transportschäden geltend gemacht werden können.

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