Reparatur & Service

Das Unternehmen Bucyrus DBT Europe aus Lünen beauftragte Montanhydraulik Reparatur und Service mit der Reparatur eines Prüfzylinders, der wesentlicher Bestandteil einer Prüfmaschine für Bergbauhydraulikstempel ist.

Die Demontage und Analyse ergab, dass die Stangenführung des Zylinders in der Führungsbuchse festgefressen war. Zur Beseitigung dieses Problems wurde die Stangenführung auf Hartgewebe-Führungsringe umgebaut. Zusätzlich wurde die Stange komplett neu gefertigt. Die Auslieferung erfolgte im Februar 2009.

Hydraulikzylinder:

• Druckkraft: 15.000 KN = 1.500 t
• Gewicht: 31 t
• Kolbendurchmesser: 900 mm
• Stangendurchmesser: 500 mm
• Hub: 1.600 mm

Es war die erste Reparatur des Lenkzylinders seit dem Bau des Schaufelradbaggers BG 285 im Jahr 1975. Verschleiß und enorme Schlagkräfte hatten das Kolbendichtsystem und den Dichtungswerkstoff vollständig zerstört. Die axialen Halteringe für die Kolbendichtung hatten sich vom Kolben gelöst und im Zylinderrohr verklemmt. Durch die große Leckage über das auseinandergefallene Kolbendichtsystem waren die erforderlichen Kräfte zur Bewegung der Lenkdeichsel nicht mehr aufzubringen. Der Bagger war manövrierunfähig.

Da Montanhydraulik Reparatur und Service in der Vergangenheit bereits zwei Reparaturen solcher Zylinder erfolgreich durchgeführt hatte, war das Instandsetzungsunternehmen auch mit der Reparatur dieses Lenkzylinders beauftragt worden. Die größte Herausforderung bildete hierbei der Kolbenstangenkopf. Einst durch Erhitzung und Abkühlung auf die Stange aufgeschrumpft, um Zugkräfte von 10.000 kN zu übertragen, musste er auf die gleiche Weise wieder abgezogen werden, um den 45 Tonnen schweren Zylinder demontieren zu können. Tatsächlich erforderte es drei Anläufe, an die zehn Stunden Geduld und einige technische Kreativität, bis sich der sechs Tonnen schwere Stangenkopf mit Hilfe von hydraulischem Druck und der Erwärmung des Stangenkopfes auf 300 ºC löste.

Gute Zusammenarbeit mit Montanhydraulik in Holzwickede

Dabei zeigte sich, dass der 610 mm lange und 500 mm große Passungsdurchmesser beider Teile stark verrieft war und zahlreiche, tiefe Fressstellen aufwies. Durch die Unterstützung von Montanhydraulik in Holzwickede verlängerte sich die Reparaturdauer aber nur um einen Tag. Für die nötigen Dreharbeiten fertigten die Techniker zunächst ein auf der Kolbenstange frei justierbares Lünettenlager und drehten die Stange um 4 mm ab. Anschließend schweißten sie den abgedrehten Durchmesser im UP-Verfahren auf und drehten ihn auf Maß fertig. Der Stangenkopf wurde auf +0,5 mm ausgedreht. Diese Arbeit erforderte höchste Genauigkeit, da der Presssitz gemäß der Originalausführung hergestellt werden musste, um die Zugkräfte wieder problemlos in vollem Umfang übertragen zu können.

Senkrechte Zylindermontage

Die abschließende Hürde lag darin, den Stangenkopf wieder so auf die Kolbenstange aufzuschrumpfen, dass der Presssitz in voller Länge genutzt wird und der instandgesetzte Lenkzylinder den störungsfreien Betrieb des Schaufelradbaggers garantiert. Bei der Zylindermontage hing die Kolbenstange samt Kolben und Zylinderkopf an einem durch das geöffnete Hallendach abgesenkten Haken eines 300-t-Mobilkrans. Darunter befand sich der in ein Stahlgestell montierte, senkrecht ausgerichtete Stangenkopf, der erneut auf 300 ºC erwärmt wurde, während der Passungsdurchmesser der Stange mittels flüssigen Stickstoffs auf –150 ºC abgekühlt wurde. Anschließend wurde die Kolbenstange Stück für Stück in den Stangenkopf abgesenkt. Nach der erfolgreichen Funktions- und Druckprüfung sowie Befüllung mit 3.500 Litern Hydrauliköl wurde der Lenkzylinder auf einem Spezialtieflader schließlich zurück zum Kunden transportiert – pünktlich und neuwertig überholt.

Diese Anforderungen wurden erfolgreich erfüllt:

• max. 3,5 Wochen Instandsetzungszeit
• für Zylindergewicht und -größe geeignete Montagekapazität
• Fertigungskapazität für Ersatzteile mit 1.000 mm Durchmesser
• Erneuerung und Optimierung der Dichtungs- und Führungselemente
• Instandsetzung der Passung von Kolbenstange/Stangenkopf
• Aufarbeiten und Nachpolieren der Kolbenstangenverchromung
• Neuabdichtung des Zylinders, auch bei geänderten reparaturbedingten Abmessungen
• Neufertigung von sechs Halteringen für Kolbendichtung (ø 1.000 mm), einer Dichtung für die Führungsbuchse und des Bronzekolbens (ø 1.000 mm)
• Honen des Zylinderrohres
• Überprüfung und Instandsetzung der am Zylinder montierten Ventile
• Einbau von Ventilanschlussplatten und Anpassung der Rohrleitungen zur Umsetzung der Einbaulage der Ventilblöcke
• Druckprüfung und Befüllung mit Hydrauliköl
• Erneuerung des Zylinderanstrichs nach den Kundenvorgaben für Korrosionsschutzanstriche, einschließlich Sandstrahlen

Technische Daten Hydraulikzylinder:

• Gewicht: 45 t
• Kolbendurchmesser: 1.000 mm
• Stangendurchmesser: 500 mm
• Gesamthub: 4.400 mm
• Ölfüllung: ca. 3.500 l

Technische Daten Schaufelradbagger:

• Baujahr: 1975
• Dienstgewicht: 13.500 t
• Nennförderleistung: 200.000 m3/Tag
• Länge: 210 m
• Höhe: 92 m
• Fahrwerkbreite: 45 m
• Anzahl Raupen: 12
• Antriebsleistung: 16.560 kW

Die Tagebaue der RWE-Power AG in Hambach und Gartzweiler fördern weltweit die größte Fördermenge mit rund 100 Millionen Tonnen Braunkohle pro Jahr. Die riesigen Mengen an Abraummaterial bewegt hierbei unter anderem der Schaufelradbagger BG 290, dessen hydraulische Lenkverstellung dafür sorgt, dass das Großgerät präzise durch das Gelände navigiert. Lediglich einer der drei Raupenträger, auf denen die Maschine steht, wird über die Lenkdeichsel von einem riesigen Hydraulikzylinder zur Steuerung im Fahrbetrieb bewegt.

Aufgrund der gelockerten Steine, die während des Baggerbetriebs immer wieder auf die halb ausgefahrene Kolbenstange fallen, war die Chromoberfläche irgendwann mit Schlagstellen übersät. Daraufhin beauftragte RWE Montanhydraulik Reparatur und Service mit der Instandsetzung des tonnenschweren Kolosses.

Diese Anforderungen wurden erfolgreich erfüllt:

• max. 25 Tage Instandsetzungszeit
• für Gewicht und Größe des Zylinders geeignete Montagekapazität
• Fertigungskapazität für Ersatzteile mit 1.000 mm Durchmesser
• Erneuerung und Optimierung der Dichtungs- und Führungselemente
• Konstruktion und Fertigung einer Schutzhaube gegen Steinschlag
• Reparatur und Neubeschichtung der Kolbenstange mit einer Chrom-Nickel-Schicht als Schutz gegen Verschleiß und Korrosion
• Neuabdichtung des Zylinders auch bei durch die Reparatur geänderten Abmessungen
• Austausch der Gelenklager
• Honen des Zylinderrohres
• Überprüfung und Instandsetzung der am Zylinder montierten Ventile
• Druckprüfung und Befüllung mit Hydrauliköl
• Erneuerung des Zylinderanstrichs nach den RWE-Richtlinien für Korrosionsschutzanstriche einschließlich Sandstrahlen

Technische Daten Hydraulikzylinder:

• Gewicht: 30 t
• Kolbendurchmesser: 1.000 mm
• Stangendurchmesser: 500 mm
• Gesamthub: 4.400 mm

Die Auslauf- und Einlaufzylinder einer Walzen-Zementmühle sind rund um die Uhr im Einsatz. Deshalb stellen sich schon nach drei bis vier Monaten starke Leckagen über die Kolbenstangendichtung ein. Montanhydraulik Reparatur und Service erarbeitete eine Lösung, die dazu beiträgt, die Standzeit der Zylinder zu vervierfachen.

Angetrieben von einem 2.000-kW-Elektromotor fördert die Mahltrommel Zementklinker, Schlacke oder den Kalkstein aus dem benachbarten Tagebau unter die Mahlwalze. Während des Mahlvorgangs müssen die Zylinderdichtungen kurzhubigen und schnellen Ausweichbewegungen mit hohen Druckspitzen standhalten, welche die Steine des Mahlgutes verursachen. Hinzu kommt, dass die unterschiedlichen Mahlgüter mit unterschiedlich hohen Druckniveaus gemahlen werden, wodurch Temperaturen von bis zu 100 °C erreicht und die Standzeit der Dichtungen erheblich reduziert werden. In ungünstigen Betriebsfällen stellen sich entsprechend hohe Leckage-Raten schon nach wenigen Wochen ein. Ein Zustand, den der Werksbetreiber ändern wollte.

Folgende Schritte wurden im Rahmen der Zylinderreparatur vorgenommen: Statt aus Stahl fertigte Montanhydraulik Reparatur und Service eine neue Dichtungsaufnahmebuchse aus Bronze, die an dem kaskadenförmig angeordneten Dreifachdichtsystem ein geringeres Spaltmaß aufweist. Ebenfalls reduziert wurde das Passungsspiel der neuen aus Bronze gefertigten Führungsbuchse. Dazu wurde die Buchse mit einer Presspassung in den Zylinderkopf eingebaut (eingeschrumpft mit Flüssigstickstoff). Danach wurde das Stangenführungsspiel durch Fertigdrehen der Führungsbuchse exakt an den tolerierten Durchmesser der Stange angepasst.

Um den neuen Sicherheitsanforderungen des Eisenbahnbundesamts gerecht zu werden, musste ein deutsches Bahnunternehmen in seinen Schüttgutwaggons die vorhandene Hydraulik zur Betätigung der Waggonklappen mit einer Sicherheitsschaltung ausrüsten. Gleichzeitig sollte die manuelle Betätigung in eine hydraulische Betätigung über Vorsteuerventile umgebaut werden. Den Auftrag für den Bau von zwei Musteranlagen erhielt Montanhydraulik Reparatur und Service in Dortmund.

Das Reparaturunternehmen entwickelte zusammen mit der Entwicklungsabteilung von Montanhydraulik eine neue Steuerblockeinheit zur hydraulischen Betätigung, die als Anbaukit geliefert wird, und eine Sicherheitsschaltung, die in die vorhandene Anlage eingebaut werden kann.

Nach der Zulassung und erfolgreichen Testphase der Musterwagen bekam Montanhydraulik Reparatur und Service die Zusage für den Umbau von 136 Bahnwaggon-Hydraulikaggregaten. Die ersten umgebauten Anlagen sind Anfang 2011 ausgeliefert worden.

Diese Anforderungen wurden erfolgreich erfüllt:

• Erstellung einer Leistungsbeschreibung für den Umbau und die Nachrüstung der Anlagen
• Erstellung einer Funktionsbeschreibung und kompletter Konstruktions- und Schaltplanunterlagen für den Umbau
• Sicherheitsüberprüfung durch FMEA
• Bau von zwei Musteranlagen mit neuer Steuerblockeinheit
• Optimierung der Anlage
• Umbau von 136 Schüttgüterwaggons

Die Dillinger Hütte beliefert seine Kunden, z. B. Kraftwerke, mit Bauteilen aus Grobblech, die diese selbst nicht fertigen können. Dazu zählen kantenbearbeitete Bleche, Kugelsegmente und ein- oder mehrteilige Behälterböden sowie Pressteile. Letztere werden mit Hilfe von Mehrzweckpressen oder sogenannten Kümpelbodenpressen umgeformt.

Nachdem eine Mehrzweckpresse der Dillinger Hütte mit einer Gesamtpresskraft von 2.500 t in den 90er-Jahren zum letzten Mal überholt worden war, nahmen die Verschleißerscheinungen in der jüngsten Zeit immer mehr zu. Nach einer beachtlichen Laufzeit von über 20 Jahren im Mehrschichtbetrieb wiesen die Kolbenstangen Verriefungen und die Dichtungen deutliche Abnutzungsanzeichen auf.

Da die Reparatur nicht länger als zwei Wochen dauern durfte, vergab die Dillinger Hütte den Auftrag an das Dortmunder Unternehmen Montanhydraulik Reparatur und Service, das für Zylinder dieser Größe das technische Know-how besitzt und fertigungstechnisch für diese Gewichte und Dimensionen eingerichtet ist.

Diese Anforderungen wurden erfolgreich erfüllt:

• Schleifen und Härten der Kolbenstange des Zentralstößels
• Beschichten der Spannzylinder mit SuperCoat
• Hartverchromung der Kolbenstangen der Blechhalte- und Niederhaltezylinder
• Honen aller Zylinderrohre
• Erneuern sämtlicher Bronzeführungsbuchsen
• Einsetzen neuer Dichtungen für Stangen und Kolben
• Umbau der Kolbenführung und -abdichtung auf ein Merkel-Gleitringsystem
• Schleifen des führenden Außendurchmessers des Zylinderrohres vom Zentralstößel
• Fertigung neuer Führungsbuchsen mit einem Durchmesser von 1.250 mm, angepasst an den geschliffenen Außendurchmesser des Zentralstößels
• senkrechte Montage und hydraulische Druck- und Funktionsprüfung in einer speziell angefertigten Haltevorrichtung
• Rücklieferung des Zentralstößels mit genehmigungspflichtigem Sondertransport

Art und Anzahl der reparierten Zylinder:

• 1 Zentralstößelzylinder mit 2.500 t Presskraft
• 4 Spannzylinder
• 8 Niederhalter- und Blechhaltezylinder mit je 500 t Presskraft

Technische Daten vom Zentralstößelzylinder:

• Kolbendurchmesser: 870 mm
• Kolbenstangendurchmesser: 710 mm
• Außendurchmesser Zylinderrohr: 1.200 mm
• Hub: 3.500 mm
• Gewicht: ca. 36 t
• Betriebsdruck: 250 bar

Die Kippzylinder eines Elektrolichtbogenofens der Georgsmarienhütte fielen nach kurzer Betriebszeit durch Leckagen an der Kolbenstange aus. Die Schadensanalyse durch die Servicetechniker von Montanhydraulik Reparatur und Service führte zu folgenden Erkenntnissen: Durch elektrostatische Aufladung war es zu Funktionsbeeinträchtigungen und kraterförmigen Schäden an der hartverchromten Kolbenstange gekommen.

Zudem war die Hartchromschicht durch elektrochemische Korrosion angefressen. Der große Staubanfall führte schließlich zu einem schnellen abrasiven Verschleiß an der Stangendichtung.

Der Problemanalyse des demontierten Kippzylinders vor Ort folgten der Umbau des Zylinders auf eine vollisolierte Kolben- und Stangenführung, eine kontinuierliche Stangenspülung und eine Schmelzverbundbeschichtung der Kolbenstange. Dieses Maßnahmenbündel bewirkte eine Standzeitverlängerung von sechs Monaten auf vier Jahre.

Ofenkippzylinder:

• Kolbendurchmesser: 320 mm
• Stangendurchmesser: 220 mm
• Hub: 2.600 mm
• Betriebsdruck: 230 bar

Die Herstellung von Spanplatten erfolgt in einer kontinuierlich arbeitenden Pressenanlage. Die Presskraft wird von über hundert in Reihe hintereinander angeordneten Pressenzylindern aufgebaut. Während des Betriebs können Verformungen des Zylinders auftreten, die sehr häufig zu Leckagen an der statischen Abdichtung des Gewindespannrings führen.

Basierend auf der Schadensanalyse im Rahmen der Reparatur führte die Montanhydraulik Reparatur und Service GmbH einen Umbau des Pressenzylinders auf einen geflanschten Spannring durch, um die Position der statischen Abdichtung in einen Bereich geringer Verformung zu verlegen.

Weitere Vorteile der Umbaumaßnahme sind die Gewährleistung der Dichtheit auch bei großer Verformung unter Belastung und die einfache und schnelle Demontage des Spannrings im Falle einer Reparatur.

Pressenzylinder:

• Kolbendurchmesser: 327,5 mm
• Stangendurchmesser: 300 mm
• Hub: 110 mm