Ingiant Technology | Branchenneuigkeiten | 22. April 2025
In der modernen Industrie sind große mobile Anlagen wie Hafenkräne und Bergbaumaschinen häufig im Einsatz. Kabeltrommeln sind dabei Schlüsselkomponenten, die die Stromversorgung, die Steuerstromversorgung und die Signalübertragung gewährleisten. Ihre Leistungsfähigkeit beeinflusst maßgeblich die Produktionseffizienz und -sicherheit. Die Durchgangsloch-Schleifringe von Ingiant haben sich aufgrund ihrer stabilen Leitfähigkeit und Signalübertragungseigenschaften als bevorzugter Lieferant für Kabeltrommelhändler etabliert und lösen effektiv das Problem der Strom- und Signalübertragung während des Anlagenbetriebs.
1. Wie Durchgangsschleifringe in Kabeltrommeln funktionieren
(I) Grundlegendes Funktionsprinzip
Durchkontaktierte Schleifringe sind leitfähige Schleifringe, die hauptsächlich aus leitfähigen Ringen, Bürsten und Gehäusen bestehen. Die leitfähigen Ringe werden üblicherweise aus Metallen mit hervorragender Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupferlegierungen, gefertigt, während die Bürsten aus Kupfer oder Gold-Silber-Legierungen bestehen, um eine gute Leitfähigkeit zu gewährleisten. Im Betrieb der Kabeltrommel treiben die rotierenden Teile des Geräts den Schleifringrotor an, während die stationären Teile mit dem Schleifringstator verbunden sind. Die Bürsten sorgen für einen gleichmäßigen Anpressdruck auf die leitfähigen Ringe, sodass der Strom stabil zwischen den rotierenden und stationären Teilen übertragen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stromversorgung und die Signalübertragung während der kontinuierlichen 360°-Drehung des Geräts nicht unterbrochen werden.
Beispielsweise müssen an den Kaianlagen eines großen Hafens täglich zahlreiche Containerbe- und -entladevorgänge durchgeführt werden. Während der Drehung der Kabeltrommel des Kaikrans wird die Bodenkraft kontinuierlich über den Schleifring mit Durchgangsbohrung auf den Drehmechanismus des Krans übertragen, und das Steuersignal der Leitwarte wird präzise an die einzelnen Komponenten weitergeleitet. Selbst in Spitzenzeiten kommt es aufgrund von Problemen mit der Schleifringübertragung zu keinen Betriebsunterbrechungen, wodurch der effiziente Hafenbetrieb effektiv gewährleistet wird.
(II) Signal- und Energieübertragungsprozess
Wenn die Kabeltrommel in Betrieb ist, wird die externe statische Stromversorgung an den Schleifringstator angeschlossen. Der Strom wird über die Bürste auf den rotierenden Schleifring übertragen und versorgt das mobile Gerät über das Kabel mit Strom. Werden Signale wie Steuer- oder Datensignale übertragen, erfolgt die Übertragung ebenfalls über diesen Pfad vom statischen Ende zum rotierenden Ende des Geräts, um eine präzise Steuerung zu ermöglichen.
Nehmen wir beispielsweise den Elektrobaggerlader im Bergbau. Er benötigt nicht nur eine stabile Stromversorgung für den Motorbetrieb, sondern auch zuverlässige Steuersignale für Lenkung, Heben und andere Vorgänge. Der Schleifring mit Durchgangsbohrung in der Kabeltrommel gewährleistet die stabile Stromversorgung des Motors und ermöglicht gleichzeitig die präzise Übertragung der Steuerbefehle des Fahrers in der Kabine an den entsprechenden Aktor. So wird selbst in komplexen unterirdischen Tunnelumgebungen ein effizienter und sicherer Betrieb gewährleistet.
2. Montageverfahren für Durchgangsschleifringe in Kabeltrommeln
(I) Innenschleifring
Die Montage mit einem innenliegenden Schleifring ist eine gängige Methode, die sich besonders für die horizontale Installation von Kabeltrommeln eignet. Dabei wird der Schleifring mit Durchgangsbohrung innerhalb der Mittelachse der Kabeltrommel montiert. Diese Methode zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus, spart Platz und verbessert die Optik der Anlage.
In einer Automobilwerkstatt kommt bei einem großen Brückenkran aufgrund begrenzter Platzverhältnisse und ästhetischer Anforderungen an die Anlagenanordnung eine Kabeltrommel mit innenliegendem Schleifring zum Einsatz. Nach der Installation gewährleistet diese nicht nur eine stabile Kraftübertragung und erfüllt die Anforderungen häufiger Kranhubvorgänge, sondern spart auch Platz für die Aufstellung anderer Anlagen und die Bedienung durch das Personal. Die Konzentrizität des Schleifrings zur Mittelachse muss jedoch während der Installation unbedingt sichergestellt werden, da sonst die Funktion des Schleifrings beeinträchtigt wird.
(II) Äußerer Schleifring
Ein externer Schleifring eignet sich für Anwendungen, bei denen Kabelspezifikationen häufig geändert werden müssen oder mehrere Kabel auf einer Trommel laufen. Der Schleifring wird axial an der Seite der Kabeltrommel montiert und ist mit einer äußeren Schutzhülle versehen, die ihn schützt und Austausch und Wartung erleichtert.
Auf Baustellen von U-Bahn-Systemen ändert sich der Kabelbedarf aufgrund der verschiedenen Bauphasen ständig, und Kabel unterschiedlicher Spezifikationen müssen häufig ausgetauscht werden. Durch den Einsatz von Schleifring-Außenkabeltrommeln können Bauarbeiter die Schutzhülle schnell demontieren und die Kabel austauschen, was die Baueffizienz deutlich steigert. Bei der Installation ist auf die feste Befestigung der Schutzhülle und die Abdichtung der Verbindung zwischen Schleifring und Kabeltrommel zu achten, um zu verhindern, dass äußere Einflüsse die Funktion des Schleifrings beeinträchtigen.
(III) Schleifring-Auslegerbauart
Bei der Schleifring-Auslegerkonstruktion ist der leitfähige Schleifring axial im Sockel angeordnet, die Kabeltrommel befindet sich im Ausleger. Sie eignet sich für Anwendungen mit großem Platzangebot und der Notwendigkeit, lange und schwere Kabel aufzuwickeln. Sie wird häufig bei großen Hafenkranen eingesetzt.
Der riesige Portalkran in einem Küstenhafen dient zum Verladen von Containerschiffen und benötigt dafür Hunderte Meter schwere Kabel. Der Einsatz von Schleifring-Ausleger-Kabeltrommeln mit ihrer guten Tragfähigkeit und Wickelleistung gewährleistet die stabile Strom- und Signalübertragung während des Hubvorgangs. Bei der Installation ist auf einen stabilen Untergrund und die Einhaltung der Normen für die Tragfähigkeit des Auslegers zu achten, um Verformungen zu vermeiden, die den Betrieb der Anlage beeinträchtigen könnten.
3. Vorsichtsmaßnahmen für die Installation und Verwendung von Durchgangsbohrungs-Schleifringen
(I) Hinweise zur Installation
a. Konzentrizitätseinstellung: Bei der Montage von Durchgangslochschleifringen ist die Konzentrizität von Rotor und Stator entscheidend. Bei hohen Drehzahlen des Schleifrings führt eine Abweichung der Konzentrizität zu ungleichmäßigem Kontakt zwischen Bürste und Schleifring, beschleunigtem Verschleiß und beeinträchtigt die Übertragungsleistung. Beispielsweise wurde bei der werkseitigen Montage des Schleifrings die Konzentrizität nicht ausreichend kontrolliert. Nach einer gewissen Betriebszeit traten Probleme wie übermäßige Erwärmung und instabile Signalübertragung auf. Schließlich musste die Anlage angehalten und nachjustiert werden, was zu Produktionsverzögerungen und wirtschaftlichen Verlusten führte. Daher sollten bei der Montage professionelle Messgeräte wie Messuhren verwendet werden, um die Position des Schleifrings sorgfältig zu justieren und den Konzentrizitätsfehler auf ein Minimum zu beschränken.
b. Auswahl der Befestigungsmethode: Üblicherweise werden vier Stellschrauben verwendet, um den Schleifring auf der rotierenden Welle zu befestigen. Vor dem Festziehen der Schrauben sollte der Schleifring manuell gedreht werden, um die korrekte Achsenposition automatisch zu finden. Dadurch wird eine ungleichmäßige Krafteinwirkung auf die innere Struktur des Schleifrings vermieden. Gleichzeitig ist beim Befestigen des Drehteils der Verdrehsicherung darauf zu achten, dass es sich frei bewegen kann, da der Schleifring sonst beschädigt wird.
c. Kabelschutz: Die Schleifringdrähte müssen während der Installation sorgfältig geschützt werden, um Beschädigungen der Isolierung und Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Verdrahtung sollte zudem sorgfältig geplant werden, wobei die Statordrähte von der rotierenden Welle und die Rotordrähte von den festen Teilen ferngehalten werden müssen. Wird der Kabelschutz auf der Baustelle nicht ausreichend gewährleistet, kann es während des Betriebs der Anlage durch die rotierenden Teile zu Beschädigungen der Drähte, Kurzschlüssen und damit zu Verzögerungen beim Baufortschritt kommen. Daher können Kabelkanäle und Kabelrohre zum Schutz und zur Führung der Drähte verwendet werden.
(II) Vorsichtsmaßnahmen für Gebrauch und Wartung
a. Überlastbetrieb vermeiden: Durchgangslochschleifringe haben Nennstrom, Nennspannung und weitere Parameter. Überlastbetrieb ist strengstens verboten. Überlast führt zu starker Erhitzung des Schleifrings, beschleunigtem Verschleiß und kann sogar Sicherheitsunfälle verursachen. Bei einer Anlage eines Unternehmens wurde der Schleifring aufgrund von Überlastung über einen längeren Zeitraum betrieben, was zu einem schweren Durchbrennen des Schleifrings führte. Der Austausch des Schleifrings ist nicht nur mit hohen Kosten verbunden, sondern verursacht auch einen langen Anlagenstillstand und damit erhebliche Produktionsausfälle. Daher ist es unerlässlich, das geeignete Schleifringmodell entsprechend der tatsächlichen Last auszuwählen und die Betriebsparameter in Echtzeit zu überwachen.
b. Regelmäßige Reinigung und Inspektion: Die regelmäßige Reinigung und Inspektion des Schleifrings ist entscheidend für dessen stabilen Betrieb. Im Betrieb nimmt der Schleifring Verunreinigungen wie Staub und Öl auf, was die Kontaktwirkung beeinträchtigt. Es wird empfohlen, den Schleifring je nach Umgebungsbedingungen und Nutzungshäufigkeit des Geräts wöchentlich oder monatlich mit einem trockenen, sauberen Tuch (nicht aus Baumwolle) abzuwischen. Prüfen Sie den Verschleiß des Schleifrings und der Schleifbürste sowie den festen Sitz der Verbindungen und reparieren oder ersetzen Sie defekte Teile gegebenenfalls.
c. Umgebungsfaktoren: Die Betriebsumgebung des Schleifrings hat einen erheblichen Einfluss auf seine Leistung und Lebensdauer. Der Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, starken elektromagnetischen Störungen oder korrosiven Gasen sollte vermieden werden. Ist dies nicht möglich, müssen Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen ein Kühlkörper angebracht, in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit abgedichtet und entfeuchtet, in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen ein abgeschirmter Schleifring verwendet und in Umgebungen mit korrosiven Gasen ein Schleifring aus korrosionsbeständigem Material gewählt und die Schutzbeschichtung verstärkt werden.
Durchgangsschleifringe spielen eine zentrale Rolle bei der Kraftübertragung in Kabeltrommeln. Durch das Verständnis ihrer Funktionsweise, die sinnvolle Auswahl von Installationsmethoden und die strikte Einhaltung der Installations- und Betriebsvorschriften lässt sich ein stabiler und effizienter Betrieb von Kabeltrommeln und zugehörigen Anlagen gewährleisten und somit eine zuverlässige Unterstützung für die industrielle Produktion bieten.
Veröffentlichungsdatum: 22. April 2025