Radlader Caterpillar 992A  //  Hydraulikschlauch der Lenkpumpe (Große Sektion)

Mining & Engineering Cases: Brand an einem Caterpillar 992A nach Ausfall des Lenkhydraulikschlauchs

Detaillierte ingenieurtechnische Analyse der MSHA-Untersuchung eines tödlichen Brandes an einem Radlader Caterpillar 992A. Analyse des Versagens der 4-lagigen Drahtgeflechteinlage, der Entzündungsphysik des Hydrauliköls am Auspuffkrümmer und konstruktiver Begleitfaktoren.

FAILURE MODEÄußerer Scheuerverschleiß durch Kontakt mit Bauteilen der Maschine, der zum Durchscheuern aller vier Stahlgeflechtlagen und zur Bildung einer Öffnung führte. Unter Druck stehendes Hydrauliköl sprühte in Richtung Abgasturbolader/Auspuffkrümmer und entzündete sich.
ROOT CAUSEDer montierte Lenkschlauch wies eine Länge von ca. 50,5 Zoll auf, verglichen mit der Caterpillar-Spezifikation von 46,8 Zoll. Der Längenüberschuss führte zu Kontakt mit benachbarten Bauteilen und fortschreitendem Scheuerverschleiß. Die Maschine wurde trotz festgestellter Leckage weiterbetrieben.

MSHA-UNTERSUCHUNG: ANATOMIE DES AUSFALLS UND UNFALLABLAUF

Laut MSHA-Bericht CAI-2004-21 war die Ursache des Brandes am Radlader Caterpillar 992A der Ausfall des Hochdruckschlauchs der Lenkpumpe (Gates 24C12) infolge von Scheuerbeschädigung. Der montierte Schlauch wies eine Länge von 50,5 Zoll auf, verglichen mit der OEM-Spezifikation von Caterpillar von 46,8 Zoll. Durch den Durchhang rieb der Schlauch an Maschinenteilen, was zum Abrieb der Außenschicht und zur Zerstörung aller vier Stahlgeflechtlagen führte. Die entstandene Öffnung führte zum Austritt von Hydrauliköl unter Druck in Richtung Motorraum.

LABORPRÜFUNGEN UND ENTZÜNDUNGSPHYSIK

Im Rahmen der MSHA-Untersuchung wurde festgestellt, dass sich das Hauptzentrum der Schlauchbeschädigung etwa 22 Zoll (56 cm) von der Mitte des Pumpenanschlusses entfernt befand, wo alle 4 Lagen des Stahlgeflechts durchgerieben waren. Bei Laborprüfungen der MSHA in Triadelphia entstand an dieser Stelle bereits bei einem Druck von ca. 50 psi ein signifikanter Flüssigkeitsstrahl. Die Analyse ergab eine Selbstentzündungstemperatur des Hydrauliköls von 671°F (355°C). MSHA zog die heißen Oberflächen des Turboladers und Auspuffkrümmers als wahrscheinliche Entzündungsquelle in Betracht; unter Volllast erreichen deren typische Betriebstemperaturen 900–1000°F (482–538°C). Die Situation wurde durch den offenen Gitterrost hinter der Kabine verschlimmert, durch den Flammen in die Kabine drangen und den regulären Fluchtweg durch die Tür blockierten.

ABHILFEMAßNAHMEN UND INGENIEURTECHNISCHE ERKENNTNISSE

Als Ergebnis der Untersuchung wurden dem Betreiber Abhilfemaßnahmen vorgegeben: Überprüfungsverfahren für gebraucht gekaufte Maschinen auf Einhaltung der OEM-Spezifikationen einzuführen (der fehlerhafte Schlauch wurde vom Vorbesitzer montiert), eine unverzügliche Stilllegung bei Feststellung von Sicherheitsmängeln durchzusetzen, den offenen Gitterrost durch einen geschlossenen Metallboden zu ersetzen und geeignete Löschanlagen zu prüfen. Zum Schutz von Hydrauliksystemen empfiehlt sich die regelmäßige Kontrolle der Verlegung und der Einsatz von Scheuerschutzschläuchen.

MSHA-Dokumentationsfoto: Bereich des Scheuerverschleißes am Lenkschlauch an der Kontaktstelle mit Maschinenteilen
Appendix C — Area of Abrasion Where the Steering Hose Failed. MSHA.
MSHA-Dokumentationsfoto: Scheuerstelle am Lenkschlauch im Abstand von ca. 22 Zoll von der Pumpe
Appendix C — Area of Abrasion on the Large Steering Hose. Measurement from pump to exposed wire braid: 22 inches. MSHA.

Prävention

  • Einführung von Prüfverfahren für erworbene Gebrauchtmaschinen zur Überprüfung der Übereinstimmung von Bauteilen mit OEM-Spezifikationen vor der Inbetriebnahme.
  • Einführung einer Anweisung zur unverzüglichen Stilllegung von Maschinen beim Feststellen eines wesentlichen Sicherheitsmangels.
  • Ersetzung des offenen Gitterrosts hinter der Kabine durch einen geschlossenen Metallboden sowie Prüfung der Installation einer geeigneten Feuerlöschanlage.
  • Überprüfung von Schlauchlänge, Verlegung und Konfiguration beim Austausch auf Übereinstimmung mit OEM-Spezifikationen.
  • Vermeidung von Kontakt zwischen Hydraulikschläuchen und Strukturbauteilen sowie Beseitigung von übermäßigem Durchhang.
  • Einsatz von Textilschutzschläuchen (Protective Sleeves) oder Spiralschutz in scheuergefährdeten Bereichen.
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