Wellenkantengurte und Steilförderung: bis 90 Grad ohne Materialverlust

Ein Kieswerk wollte Platz sparen und stellte sein Aufgabeband ein paar Grad steiler. Auf dem Papier ging die Rechnung auf, die Förderhöhe stimmte, und das Band brauchte weniger Platz. Dann lief das Band an. Ab einem bestimmten Winkel rollte der Kies auf dem glatten Gurt einfach zurück, und ein Teil der Fuhre kam oben gar nicht an. Unten sammelte sich der Rücklauf und verstopfte nach kurzer Zeit die Aufgabe. Das Band förderte die Hälfte nach unten statt nach oben.

Warum ein glatter Gurt bei etwa 20 Grad aufgibt

Ein glatter, gemuldeter Standardgurt, den die Tragrollen also quer zu einer Mulde formen, fördert je nach Schüttgut sicher nur in einem Steigungsbereich von etwa 10 bis 20 Grad. Darüber beginnt das Material, den Gurt hinabzurutschen. Die Grenze klingt niedrig, und viele Betriebe stellen ihr Band trotzdem steiler, weil es zunächst gutgeht und das Zurückrollen erst im laufenden Betrieb auffällt.

Der Grund steckt nicht im Gurt, sondern im Gut. Auf dem laufenden Band stellt sich das Schüttgut flacher ein als im ruhenden Haufen, meist 5 bis 15 Grad flacher, bei manchen Gütern sogar bis zu 20 Grad. Nähert sich die Steigung dieser Linie, gibt es nichts mehr, was das Korn oben hält. Es ist wie eine Schippe Sand auf einem Brett, das Sie langsam anheben: Bis zu einem gewissen Winkel bleibt der Sand liegen, dann rutscht die ganze Ladung auf einmal ab.

Dazu kommt, dass diese Grenze nicht scharf ist. Der wirksame Böschungswinkel, also der Winkel, unter dem das Schüttgut gerade noch liegen bleibt, ist auf einem schwingenden Gurt keine feste Stoffkonstante, sondern fällt mit der Bandgeschwindigkeit und der Förderlänge, weil jedes Überlaufen einer Tragrolle das Gut ein Stück auseinander treibt. Deshalb lässt sich die reibungsbasierte Steiggrenze nicht auf ein Grad genau angeben, sie hängt am Material. Wer steiler fördern will, braucht darum eine Bauform, die das Gut hält, statt sich auf Reibung zu verlassen.

Vom Rauhdeck bis zur Wellenkante: was welchen Winkel schafft

Zwischen dem glatten Gurt und der senkrechten Förderung liegen mehrere Bauarten, und jede schiebt die Winkelgrenze ein Stück höher. Eine öffentliche Übersicht aus einem frei zugänglichen Ingenieurhandbuch sortiert sie nach ihrer maximalen Steigung.

Der letzte Sprung der Tabelle ist der größte. Vollständig eingehauste Bauarten wie Schlauch- oder Faltgurte holen gegenüber dem offenen Förderer mindestens 50 Prozent mehr Steigung heraus, indem sie das Gut umschließen. Der Wellenkantengurt geht noch darüber hinaus, bis zur Vertikalen. Alles zwischen glatt und Chevron arbeitet weiter mit Reibung und Formschluss auf der Fläche, die Wellenkante dagegen mit Taschen.

Wie ein Wellenkantengurt aufgebaut ist

Ein Wellenkantengurt entsteht aus drei Teilen, die zusammen etwas können, was keines von ihnen allein schafft. Die Basis ist ein tragender Gurt, der Basisgurt. An seine beiden Kanten werden flexible, gewellte Seitenwände anvulkanisiert, die Wellenkanten. Zwischen ihnen sitzen Querstollen, also Rippen quer zur Laufrichtung. Wellenkanten und Stollen bilden rechteckige Taschen, und in diesen Taschen reist das Gut mit, auch wenn der Gurt senkrecht steht. Jede Tasche ist unten vom Basisgurt begrenzt, seitlich von den Wellenkanten und in Förderrichtung von den Stollen.

Weil das Gut im Taschenvolumen sitzt und nicht auf der Reibfläche, trägt ein Wellenkantengurt für die Steilförderung mehr als ein glatter Gurt und mehr als ein Chevrongurt. Die Tragfähigkeit im Steilteil kommt damit aus den Wänden der Tasche.

Damit das funktioniert, muss der Gurt quer steif bleiben. Er läuft nie über gemuldete Tragrollen, sondern immer über gerade, durchgehende Rollen, und darf sich zwischen ihnen nicht durchbiegen. Deshalb nutzen die meisten Wellenkantengurte einen quergestabilisierten Basisgurt: eine oder zwei Gewebe- oder Stahleinlagen quer zur Laufrichtung, ober- und/oder unterhalb der längslaufenden Zugträger, also der Lagen, die im Gurt die Zugkraft aufnehmen. Diese Quereinlagen verhindern eine Muldung des Gurtes. Sie halten die Seitenwände unter Last aufrecht. Nach Herstellerangaben verlaufen dafür zwei Lagen mit quer eingelegten Festigkeitsfäden im Gurt, bei höheren Anforderungen aus Glasfaser statt aus Monofil, dem Faden aus einer einzelnen Kunststofffaser.

Die Maße dahinter sind erstaunlich groß. Öffentlich belegt sind Wellenkantenhöhen von 35 bis 600 Millimeter. Kurze Wellenkanten bestehen aus reinem Gummi, höhere, ab etwa 140 Millimeter, werden gewebeverstärkt. Ein einzelner Herstellerkatalog nennt eine engere Spanne von 25 bis 400 Millimeter, was zeigt, dass die Zahlen je nach Anbieter schwanken. Eine Regel gilt aber übergreifend: Die Wellenkante muss 10 bis 20 Millimeter höher sein als der gewählte Stollen. Sonst bleibt das Gut nicht sicher in der Tasche, und die Wellenkante kann beim Umlaufen um die Trommel nicht frei arbeiten.

Bis 90 Grad in einem durchgehenden Gurt

Der eigentliche Vorteil der Bauart liegt darin, dass ein Wellenkantengurt jeden Winkel in einer einzigen Strecke verbindet. Er kann von der Horizontalen über eine beliebige Neigung bis in die Senkrechte laufen und wieder zurück, ohne dass das Gut zwischendurch umgeladen wird. Bis 90 Grad, also senkrecht, ist die belegte Obergrenze der Bauart.

Der Unterschied zum klassischen Becherwerk ist genau diese Durchgängigkeit. Ein Becherwerk hebt das Gut ebenfalls bis senkrecht, aber es ist auf den vertikalen Abschnitt festgelegt und braucht davor und danach eigene Förderer. Der Wellenkantengurt nimmt das Gut an der Aufgabe auf, zieht es über die Rampe, hebt es senkrecht und wirft es oben ab, alles mit demselben Gurt. Damit fällt der Bedarf an mehreren Antrieben weg, und es entstehen keine Zwischenübergaben, an denen sonst Material zerkleinert wird oder daneben fällt.

Auslegung: Stollenabstand, Stollenhöhe, Trommeldurchmesser

So elegant die Bauart ist, so genau will sie ausgelegt sein. Es gibt keine einheitliche öffentliche Norm für Wellenkantengurte, die Praxis stützt sich auf Herstellerhandbücher und auf Faustregeln, die sich an der Korngröße und am Förderwinkel orientieren. Die folgenden Werte sind solche Faustregeln, keine genormten Vorgaben. Sie geben die Richtung vor, die konkrete Anlage entscheidet.

Der Stollenabstand sollte mindestens dem Doppelten der größten Korngröße entsprechen, die Stollenbreite mindestens dem 2,5-Fachen. Beides verhindert, dass sich große Brocken zwischen den Stollen verkanten oder eine Brücke bilden, statt in die Tasche zu fallen. Die Stollenhöhe richtet sich nach dem Förderwinkel: je steiler, desto höher.

Als grober Anhalt für die Gurtbreite nennen Hersteller etwa das Vierfache der Wellenkantenhöhe. Diese Faustregeln greifen ineinander, und im Kopf durchzuspielen, welcher Winkel mit welcher Bauhöhe und welchem Taschenvolumen zusammenpasst, ist mühsam. Ein Werkzeug wie der Wellenkantengurt-Visualisierer nimmt Ihnen dieses Durchspielen ab und macht die Bauform anschaulich.

Ein Punkt entscheidet über die Lebensdauer und wird gern übersehen: der Durchmesser der Ablenkräder und Trommeln, also aller Stellen, an denen der Gurt umgelenkt wird. Wellenkantengurte brauchen größere Durchmesser als Standardgurte, damit die Seitenwände beim Umlaufen nicht überlastet werden. Wer hier zu klein baut, behandelt die Wellenkante wie einen Draht, den man zu eng biegt: Ein paar Mal geht es gut, dann bricht er an der Biegestelle. Der Mindestdurchmesser richtet sich nach der Ermüdungsgrenze der Wellenkanten oder nach der Anforderung des Basisgurts, je nachdem, welcher Wert größer ist.

Oberhalb von 70 Grad Steigung braucht der geneigte Abschnitt weder Trag- noch Rücklaufrollen mehr, der Gurt läuft dort frei. Auf der Rücklaufseite werden Stützrollen zur Spurführung leicht angestellt, nach der öffentlichen Empfehlung um 3 Grad bei Stahlseilgurten und 5 Grad bei Gewebegurten. Wo die Horizontalstrecken kurz genug sind, darf der Gurt bis zu 4 Prozent frei durchhängen.

Die Kehrseite: Reinigung und Verschleiß

Ein Betonwerk mit Stollengurt hatte ein Reinigungsproblem, an das vorher niemand gedacht hatte. Der feuchte, feine Sand setzte sich zwischen den Profilen fest und ließ sich mit einem normalen Abstreifer nicht mehr herausholen. Nach ein paar Wochen liefen die Taschen halb voll, und das Band trug spürbar weniger, als es sollte. Das ist der Haken an jeder Bauart, die das Gut einschließt: Was gut hält, gibt auch schlecht wieder her.

Feuchtes Feingut in den Taschen verhält sich wie nasser Sand in einer Form. Ein Abstreifer, der über die Kanten fährt, erreicht die Höhen, aber nicht den Grund der Tasche. Deshalb reinigt man Wellenkantengurte mit Gurtklopfern, die die Tasche abrütteln, mit Luftmessern oder mit Sprühwasser und Waschtrögen. Oft läuft ein selbstangetriebener Klopfer mit, der das Band beim Rücklauf leicht verwindet, damit das Gut aus den Taschen fällt. Die Reinigung gehört darum von Anfang an in die Planung der Anlage.

Zwei weitere Kostenfallen gehören in dieselbe ehrliche Rechnung. Die erste ist der schon genannte zu kleine Trommeldurchmesser. Am Durchmesser zu sparen ist einer der teuersten Fehler an Wellenkantengurt-Anlagen, weil die Biegeermüdung die Wellenkanten aufzehrt, lange bevor der Gurt sonst verschlissen wäre. Die zweite ist der falsch gewählte Stollenabstand. Sitzen die Stollen relativ zur Korngröße zu eng, verkantet grobes Gut, bildet Brücken und wird zerdrückt, statt sauber in die Tasche zu fallen. Dann fördert der Gurt halbleer und mahlt nebenbei sein eigenes Fördergut. Auslegung und Betriebskosten hängen hier enger zusammen, als es der Prospekt vermuten lässt.

Was die Bauart wirklich spart: Übergaben, Fläche, Rollen

Wenn ein Wellenkantengurt seinen höheren Preis rechtfertigt, dann über drei Posten, die nicht auf dem Gurt selbst stehen. Der erste sind die eingesparten Übergabestellen. Weil ein Gurt von der Aufgabe bis zum Abwurf durchläuft, entfallen die Zwischenübergaben, und jede eingesparte Übergabe spart eine Schurre, einen Abstreifer, einen Antrieb und eine Staubquelle. Dazu die Wartung, die an jedem dieser Punkte hängt. Das ist belegt, nicht geschätzt: Der durchgehende Gurt vermeidet Materialverlust und Kornbruch an den Übergaben.

Der zweite Posten ist die Grundfläche. Statt einer langen, flachen Rampe, die beim glatten Gurt bei etwa 20 Grad endet, hebt der Wellenkantengurt dieselbe Höhe auf kleiner Fläche bis senkrecht. Wie viel Platz das am Ende spart, hängt vom Projekt ab, eine pauschale Prozentzahl dafür wäre geraten, nicht belegt. Aber die Winkelgrenzen liefern die Rechenbasis, und in beengten Anlagen ist der Flächenvorteil oft das Argument, das die Entscheidung trägt.

Der dritte Posten sind die Rollen. Über 70 Grad braucht der Steilteil keine Trag- und keine Rücklaufrollen mehr, und weniger Rollen heißt weniger Lager, weniger Wartungspunkte, weniger Ersatzteile. Rechnen Sie das über die Jahre einer Anlage hoch, dann relativiert sich der Anschaffungspreis der Bauart. In der Anschaffung ist der Wellenkantengurt teurer; ob sich das rechnet, entscheidet sich an dem, was er drumherum überflüssig macht.

Chevron oder Wellenkante: die richtige Wahl

Umgangssprachlich heißen beide oft Stollengurt, und genau das führt bei der Auswahl in die Irre. Sie arbeiten grundverschieden. Ein Chevron- oder Profilgurt hat seine Stollen direkt in die Deckplatte einvulkanisiert, also in die obere Gummischicht des Gurts. Sie erhöhen die Reibung und den Formschluss auf der Fläche, das Gut stützt sich also zusätzlich an den Stollen ab. Das schafft begrenzt mehr Steigung, praxisüblich bis rund 40 Grad. Das Gut liegt weiterhin offen auf dem Gurt, nur eben mit mehr Halt.

Der Wellenkantengurt schließt das Gut dagegen in Taschen ein und trägt es dadurch bis 90 Grad ohne Rückrutschen, mit höherer Tragfähigkeit im Steilteil. Die Faustregel für die Entscheidung ist einfach: Reicht der mittlere Winkelbereich und wollen Sie eine einfachere, robustere Deckplatte, ist der Chevrongurt oft die günstigere Antwort. Muss es steiler werden, senkrecht, oder soll ein einziger Gurt horizontale und vertikale Abschnitte verbinden, führt kein Weg an der Wellenkante vorbei. Wo genau die Grenze zwischen beiden liegt und wie ein Chevrongurt im mittleren Bereich ausgewählt wird, verdient einen eigenen Artikel.