Robuste HNBR- und PU-Dichtungen für Bergwerksaufzüge, LHDs und Bohrjumbos

Der Untertagebergbau ist eine anspruchsvolle Disziplin, bei der Maschinen in engen, schmutzigen, feuchten und mechanisch belastenden Umgebungen arbeiten. Zuverlässigkeit ist nicht nur eine wirtschaftliche, sondern vor allem eine sicherheitsrelevante Kernanforderung. Drei der kritischsten Maschinen —bergwerksaufzüge, Ladeförderlader (LHDs) und Bohrgerüste —setzen auf hydraulische und mechanische Systeme, bei denen eine Dichtungsstörung katastrophale Folgen haben kann: ein Ausfall der Aufzugsbremse, ein Verlust der Lenkfunktion bei einem LHD oder ein Bersten eines Hydraulikschlauchs in der Nähe eines Bohrmaschinenbedieners.

Bergwerksaufzüge:

Dies sind die Aufzüge für Personen, Material und Erz, die massive Lasten mit hoher Geschwindigkeit in vertikalen Schächten befördern. Ihre Bremssysteme sind typischerweise hydraulisch oder hydro-pneumatisch ausgeführt, arbeiten unter hohem Druck und erfordern absolute Zuverlässigkeit. Die Dichtungen in den Bremszangen und Druckspeichern sind folgenden Belastungen ausgesetzt:

· Hoher statischer und dynamischer Druck.

· Mögliche Kontamination durch schachtabgestaubten Luftstaub.

· Sicherheitskritische Funktionalität.

  Hydriertes Nitrilkautschuk (HNBR) ist das bevorzugte Material für diese Dichtungen. Es bietet die ausgezeichnete Ölbeständigkeit von Standard-NBR, jedoch mit deutlich verbesserter:

· Hitzebeständigkeit (bis zu 150 °°C kontinuierlich), was für Bremsen entscheidend ist.

· Mechanischer Festigkeit und Abriebfestigkeit.

· Beständigkeit gegen Ozon und Alterung.

  Diese Eigenschaften gewährleisten, dass die Dichtung über lange Zeit hinweg ihre Integrität und Elastizität bewahrt – eine zwingende Voraussetzung für ein Sicherheitssystem.

LHDs (Load-Haul-Dump):

Diese gelenkten, fahrbaren Fahrzeuge sind die Arbeitstiere des Produktionsbergbaus. Ihre zahlreichen Hydraulikzylinder (für Lenkung, Hebearm, Kippbewegung des Eimers) unterliegen einer ständigen, hochbelasteten dynamischen Zyklierung. Die Hauptanforderung an Zylinderdichtungen besteht in der Vermeidung von Extrusion und Abrieb.

· Polyurethan (PU) ist das dominierende Material für Kolben- und Stangendichtungen in LHD-Zylindern. Seine unübertroffene Abriebfestigkeit und sein hoher Elastizitätsmodul (Härte) verhindern, dass sich die Dichtung unter Drücken von über 300 bar verformt oder in den engen Spalt zwischen Kolben und Zylinderlaufbuchse eindrückt.

· HNBR wird häufig für Sekundärdichtungen, Wischer (Abstreifer) und statische Dichtungen innerhalb der Zylinderbaugruppe verwendet. Es bietet eine ausgezeichnete Stützdichtwirkung und widersteht dem heißen Hydrauliköl.

Bohrjumbos:

Diese Maschinen verwenden hydraulische Bohrgeräte, um Sprenglöcher zu erstellen. Der Bohrvorschubzylinder sowie der Hammer-/Drehmechanismus sind extremen, hochfrequenten Druckstößen und Vibrationen ausgesetzt, die minderwertige Dichtungen rasch zerstören können.

· Eine Kombination aus PU und HNBR ist Standard. PU übernimmt die Hochdruckdichtung in den Vorschubzylindern, während HNBR in den komplexen Dichtungen des Bohrkopfs eingesetzt wird, wo es dem abrasiven Gesteinsstaub und dem hochtemperaturbeständigen Öl standhält.

OEM-Zusammenarbeit und vorausschauende Wartung:

Lieferanten wie Atlas Copco, Sandvik und Caterpillar konzipieren ihre Geräte mit spezifischen Dichtungsprofilen und Materialempfehlungen. Die Verwendung von Nicht-OEM-Dichtungen oder Dichtungen aus falschen Materialien kann die Garantie erlöschen lassen und die Leistung beeinträchtigen.

In tiefen, heißen Bergwerken in Westaustralien und den USA (Nevada) können die Umgebungstemperaturen des Gesteins 50 °°C überschreiten und hydraulische Systeme dadurch zusätzlich belasten. Hier sind die Wartungsstrategien fortschrittlich:

1. Öl-Analyse: Regelmäßige Probenahmen der Hydraulikflüssigkeit ermöglichen die Überwachung der Viskosität, der Partikelanzahl sowie insbesondere des Vorhandenseins von Silizium (als Hinweis auf eindringenden abrasiven Staub infolge eines Versagens von Dichtungen oder Entlüftungselementen) oder Kupfer/Eisen (als Hinweis auf Verschleiß).

2. Zustandsbasierte Austauschstrategie: Anstelle fester Betriebsstundenintervalle werden Dichtungen in kritischen Systemen auf Grundlage der Ergebnisse der Öl-Analyse sowie von Zerlegungsinspektionen im Rahmen geplanter Generalüberholungen ausgetauscht.

3. Dichtungs-Upgrade-Programme: Bergwerke arbeiten häufig mit Dichtungsherstellern zusammen, um maßgeschneiderte Werkstoffe zu entwickeln. —beispielsweise ein hybrider PU mit verbesserter Hydrolysebeständigkeit für feuchte Bedingungen oder ein speziell verstärkter HNBR für Bohrgeräte mit höheren Temperaturen.

Die Wirtschaftlichkeit ist offensichtlich: Ein ungeplanter Ausfall eines LHD- oder Jumbo-Geräts in einem abgelegenen Untertage-Streb kann bei ausgefallener Produktion mehrere zehntausend Dollar pro Stunde kosten. Die Investition in die richtigen Hochleistungs-HNBR- und PU-Dichtungen sowie die Implementierung eines wissenschaftlich fundierten Wartungsprogramms sind zwei der wirksamsten Maßnahmen, um die Betriebsbereitschaft der Ausrüstung sicherzustellen und die untertägige Belegschaft zu schützen.