Cat macht 321C LCR für unter Tage zum Elektrobagger

[Bauforum24 1.130]

Baumaschineneinsätze unter Tage verlangen vielfach nicht nach Geräten von der Stange, sondern nach Spezialkonstruktionen, die sich an den Einsatzbedingungen orientieren. Um Kunden Sonderlösungen bieten zu können, hat die Zeppelin Niederlassung Böblingen nach Auskunft von Zeppelin schon häufig Änderungen an Baumaschinen durchgeführt.

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Ihr jüngstes Projekt: ein Cat Tunnelbagger 321C LCR. Der Einsatz der Baumaschine unter Tage im Salzbergwerk Stetten der Wacker Chemie AG erforderte die Umrüstung von einem Verbrennungs- auf einen Elektromotor. Doch das war nicht die einzige Veränderung an dem Bagger. Weil die Maschine auf einem Bunker eingesetzt wird, wo sie Versatzmaterial, sprich mineralische Abfälle, zum Verfüllen der Hohlräume umschlagen muss, waren verschiedenste Umbauten bedingt durch den Einsatzort erforderlich.

Der Wunsch des Kunden

?Bei dieser Aufgabe standen wir vor einer der bislang größten Herausforderungen. Seit November letzten Jahres tüftelten wir an der Realisierung", berichtete Matthias Sobiak, der als Leiter des Zeppelin Servicezentrums in Böblingen für das Projekt verantwortlich zeichnete. Denn die Schwierigkeit lag darin, in die Baumaschine einen Elektromotor mit 130 kW ein- und den Dieselmotor auszubauen. Um für den Gesundheitsschutz der Mitarbeiter vor Ort die Emissionen unter Tage zu senken und den Ausstoß von Dieselpartikeln zu reduzieren, bestand Wacker auf einem elektrisch betriebenen Bagger mit konstantem Drehmoment. Unter Tage ist frische Luft nicht selbstverständlich, auch wenn Belüftungsanlagen und sogenannte Wettertüren dafür sorgen, die ?Wetter", also die Frischluft, zu regulieren. ?Wir haben hier unten eine gute Bewetterung, so dass wir auf eine Abgasnachbehandlung um jeden Preis nicht angewiesen sind", meinte Alfred Höllerbauer, Bergwerksdirektor im Salzbergwerk Stetten der Wacker Chemie AG. Trotzdem versucht das Unternehmen ständig daran zu arbeiten, die Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter unter Tage weiter zu verbessern. ?Schließlich geht es um Nachhaltigkeit, die in unserem Unternehmen schon lange einen großen Stellenwert einnimmt", so Alfred Höllerbauer. Bereits das Bohren im Salzgestein, das in rund 150 Metern Tiefe von 70 Bergleuten im Zwei-Schichtbetrieb 16 Stunden täglich abgebaut wird, erfolgt schon seit längerem elektrisch, um Emissionen zu vermeiden. Nun wollte das Salzbergwerk auch beim Umschlag des Versatzes den Ausstoß von Emissionen reduzieren.

Arbeitet nicht mit Diesel-, sondern mit Elektromotor: der umgebaute Cat Tunnelbagger 321C LCR.

Strom statt Diesel

?Grundsätzlich sollte an der Maschinentechnik des Cat Baggers 321C LCR nichts geändert werden. Soweit wie möglich sollten Originalteile beibehalten werden. Doch allein die Bauweise des Elektromotors, der gegenüber einem herkömmlichen Verbrennungsmotor doppelt so breit ist, forderte uns heraus", führte Sobiak aus. Um für den Elektromotor eine optimale Leistungskurve im Betrieb zu erreichen und mit dem Elektromotor vier festgelegte Drehzahlen anfahren zu können, musste der Frequenzumrichter mit entsprechenden Werten programmiert werden. ?Das war ein erheblicher Mehraufwand, den Motor so umzubauen, dass man ihn mit verschiedenen Drehzahlen stufenlos regeln kann", stellte Zeppelin Verkäufer Wilfried Gries dar, der Wacker beim Umbau beraten hatte. Die Energiezufuhr für den Bagger, der 500 Volt und 60 Hertz benötigt, erfolgt über eine Energiekette der Firma IGUS, die auf dem Absaugkanal des Umschlagbunkers montiert ist. Die Energie wird durch ein Kabel geführt, das an der Wand des Bunkers hängt. ?Unsere Werkstatt ist für 500 Volt nicht ausgelegt. Deswegen haben wir beim Umbau und Auslieferungstest mit einem Generator gearbeitet", erklärte der Böblinger Werkstattleiter Gerhard Rudolph, der das Projekt leitete.

Deutlich zu sehen: der Unterwagen wurde wegen der Breite des Umschlagbunkers von 2,90
auf 4,90 Meter verbreitert.

Weitreichende Umbauten

Mit dem Austausch des Motors und der Anpassung an den Einsatz unter Tage allein war es aber nicht getan. Denn der 80 Meter lange Versatzbunker samt seiner Infrastruktur erforderte umfassende Umbaumaßnahmen. Dabei war es laut Zeppelin erforderlich, das Fahrwerk des Baggers zu ändern. Weil der Bagger auf einer Führungsschiene über dem Bunker bewegt wird, sollte der Unterwagen wegen der Breite des Umschlagbunkers von 2,90 auf 4,90 Meter verbreitert werden. Zudem, heißt es von Zeppelin weiter, erhielt die Maschine vier innere Führungselemente, die entlang der senkrechten Bunkerinnenwände gleiten. Dadurch soll sichergestellt werden, dass der Bagger nicht in den Bunker hineinfallen kann, er genau in der Spur immer geradeaus fährt und es zu keiner Fehlbedienung kommt. Der Bagger ist mit vier Räumschilden ausgerüstet, um die Fahrspur freizuhalten. Fällt beim Entladen der Lieferfahrzeuge oder beim Laden auf die Dumper etwas auf die Bunkerwandung, kommt es zu keiner Beeinträchtigung.

Zum Schutz des Bunkers wurden die Stahlketten
des Laufwerks mit Kunststoffplatten bestückt.

Stabilität der umgebauten Maschine

All diese Maßnahmen bedeuteten nach Zeppelin Angaben, dass die Gewichtsverteilung des Baggers samt seinem Schwerpunkt nach außen geleitet werden musste. Dies soll über Diagonalverbindungen erfolgen, die von der Mitte des Drehkranzes nach außen verlaufen. Zum Schutz des Bunkers, dessen Oberfläche aus Beton besteht, wurden die Stahlketten des Laufwerks mit Kunststoffplatten bestückt. ?Die Kunststoffplatten haben ähnlich gute Gleiteigenschaften wie Stahl, doch sie haben auch noch einen weiteren positiven Effekt. Es fallen keine punktuellen Belastungen an, weil die Kettenplatten zu hundert Prozent Auflagefläche haben, wenn die Maschine auf dem Bunker steht und beim Vor- und Rückwärtsfahren fallen weniger Geräuschemissionen an, wenn das Kettenlaufwerk mit dem Bunker in Kontakt kommt", führte Wilfried Gries aus.

Sicherheit bei Störungen

Unter Tage sind die Sicherheitsvorkehrungen zum Schutz der Mitarbeiter besonders hoch ? dementsprechend mussten die Servicemitarbeiter in Böblingen gerade bei dem Elektrobagger entsprechende Vorkehrungen treffen. ?Wenn aus irgendeinem Grund Stromausfall ist oder das Gerät eine Störung hat, darf der Bagger nicht einfach so wieder anfahren. Erst muss die Störung beseitigt werden und dann muss die Beseitigung der Störung ganz bewusst zwei Mal quittiert werden", erläuterte Rudolph. Zur weiteren Sicherheit wurden drei Schalter für Not-Aus außerhalb der Maschine verbaut, damit der Fahrer und andere Mitarbeiter jederzeit den Betrieb und die Stromversorgung unterbrechen können.

Beengte Platzbedingungen unter Tage

Direkt hinter der Maschine befindet sich die Bunkerwand. Der Platz ist äußerst limitiert. Der Bagger kann sich demnach um 220 Grad drehen, begrenzt durch eine elektrohydraulische Abschaltung, die betriebsbedingt einstellbar ist. Der Oberwagen darf nicht über die Grundfläche des Unterwagens hinausragen ? das Konstruktionsprinzip eines Kurzheckbaggers passte genau für den Bunkereinsatz. Als Grundgerät wird das Modell 321 schon lange von der Zeppelin Niederlassung Böblingen für den Umbau von Maschinen für über und unter Tage verwendet, welche an die jeweiligen Einsatzbedingungen vor Ort angepasst werden können. Bislang hat die Beschickung der Dumper ein Cat Mobilbagger M318C übernommen, der über eine hochfahrbare Kabine verfügt. Damit der Baggerfahrer beim Beladen im Bunker einen Blick in die Dumpermulde werfen kann und um die Mulde bestmöglich beladen zu können, war es ein weiteres zentrales Anliegen von Wacker, die Kabine des Cat 321C LCR um 2,10 Meter zu erhöhen.

Doch wie kommt ein Bagger mit überhöhter Kabine von der Zeppelin Niederlassung Böblingen zum Salzbergwerk nach Haigerloch, ohne dass er in sämtliche Einzelteile zerlegt werden muss? ?Die Lösung ist eine kippbare Kabine", erklärte Rudolph. Für den Transport wurde die Maschine dann nicht der Länge nach, sondern quer auf den Tieflader platziert. Der Tieflader brachte den umgebauten Bagger über den Clara-Stollen zu seinem Einsatzort am Bunker. Die Fahrer scheinen mit der Lösung von Cat zufrieden.

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Herstellerlink: Zeppelin-Cat

(Fotos: Zeppelin CAT)