antriebstechnik 3/2018

KUPPLUNGEN UND BREMSEN

KUPPLUNGEN UND BREMSEN Kupplung im XXL-Format Große Sicherheitskupplung für den Einsatz in Windkrafttestanlage entwickelt Kupplungen finden ihren Einsatz in fast jeder Maschine. Aus diesem Grund gibt es die Komponenten in diversen Ausführungen und Größen. So stellen zum Beispiel Sicherheitskupplungen einen problemlosen Betrieb eines Motors sicher. Sie schützen Anlagen vor Überlastschäden, die letztlich teure Reparaturen nach sich ziehen und einen kompletten Stillstand verursachen können. Sicherheit geht vor – deswegen sind beim Einsatz von Sicherheitskupplungen Präzision und Expertenwissen gefordert. Spezialprojekte, die die individuelle Anfertigung von Industrie- und Präzisionskupplungen beinhalten, gehören bei der R+W Antriebselemente GmbH zum Tagesgeschäft. Die hauseigene Entwicklungsabteilung ist erfahren und verfügt über das Know-how, Anfragen aus Wirtschaft und Wissenschaft mit heiklen, häufig extremen Parametern zu bedienen. Darunter fallen Projekte wie die Sicherheitskupplung für die Weltraumstation ISS oder die steckbare Metallbalgkupplung für leistungsfähigen Teilchenbeschleuniger, den Large Hadron Collider (LHC). Extreme Anforderungsprofile machen erfinderisch Sina Cerny ist Marketing-Referentin bei der R+W Antriebselemente GmbH in Klingenberg Ein besonderes Projekt wurde im Sommer 2017 in Angriff genommen – die Herstellung einer übergroßen Sicherheitskupplung mit dem Namen STF 20000, mit einem Gesamtgewicht von 21,5 t. In jeder Hinsicht besonders waren daher auch die Anforderungen. Der Auftrag entwickelte sich aus der Ausschreibung eines spanischen Kupplungsherstellers. Dieser baute seinerseits ein Transmissionselement für die zwei 6-MW-Motoren einer neuen, dänischen Windkrafttestanlage. Den hierfür zusätzlich notwendigen Überlastschutz in Form einer Sicherheitskupplung mit manueller Einrastung musste allerdings ein spezialisierter Kooperationspartner beisteuern. Fündig wurde das Unternehmen in R+W, dem Kupplungsspezialisten aus Klingenberg am Main. Der Hersteller besitzt eine separate Entwicklungsabteilung für Neuentwicklungen und Speziallösungen von Präzisions- und Industriekupplungen. 14 antriebstechnik 3/2018

KUPPLUNGEN UND BREMSEN 01 Ein Schmiedeteil im Ofen 02 Der Grundkörper der Kupplung, nachdem er im Ofen geschmiedet wurde Im Juli 2016 konnte R+W mit der Entwicklungsphase starten. „Unser Lastenheft bestimmte die Kombination aus den enormen Lastzyklen des Windkraftbetriebs, den entsprechend hohen Kilonewtonmeter-Bereichen, die es zu bewältigen galt, und den baulichen Vorgaben der Spanier“, erklärt Rainer Benz, Technischer Leiter bei R+W. Konkret heißt das: Ein Ausrückmoment zwischen 15 000 und 20 000 kNm, für das die Sicherheitskupplung ausgelegt sein sollte. Im Regelfall werden im Sicherheitsbereich bis zu 2 800 Nm erreicht – das entspricht dem 7 000-Fachen des üblichen Werts. Der zu erzielende Außendurchmesser betrug vier Meter. Der Innendurchmesser der gigantischen Sicherheitskupplung sollte immerhin noch 70 cm betragen, bei einer Länge von 470 mm. Benz: „Dennoch ist auch die STF 20000 nach denselben Prinzipien wie alle unsere bewährten Industrie-Sicherheitskupplungen aufgebaut, nur in anderen Dimensionen als üblich.“ Sieben Monate für die Konzeption Das R+W-Entwicklungsteam näherte sich der Aufgabe in sieben Monaten intensiver Konzeptionszeit zunächst mit der Erstellung eines 3-D-Modells. Nach diesem virtuellen Prototyp konnte die übergroße Kupplung realisiert werden. Den ungewohnten physikalischen Parametern wurden die Ingenieure durch die Finite-Elemente- Methode Herr. Besonders akribisch wurde nach eventuellen Schwachstellen an der Kupplung gesucht, die sich bei herkömmlichem Gebrauch und üblicher Größe so nicht ergeben. „Die Gefahr von Verformungen oder Rissen aufgrund der extremen Beanspruchung in der Windkrafttestanlage haben wir genauestens geprüft. Davon hängt auch die langfristige Funktionssicherheit der Kupplung ab“, ergänzt Benz. Dementsprechend verstärkten die Konstrukteure die lokalisierten neuralgischen Punkte an der Kupplung, um Fehlern durch Verschleiß vorzubeugen. Drei Wochen Großteilepuzzle Als Sonderanfertigung wurden danach alle Teile der Kupplung einzeln geschmiedet. Auch hier war Präzisionsarbeit gefragt, denn der nachfolgende Prozess des Zusammensetzens sollte keine noch so kleine Ungenauigkeit bei der Fluchtung eines Bohrpunkts verzeihen. Für die Montage der Sicherheitskupplung mietete das Projektteam eigens eine Halle im 50 km entfernten Mömbris bei Aschaffenburg an, die für den enormen Durchmesser der Kupplung und die hierfür notwendige außergewöhnlich hohe Kranleistung ausgelegt war. Drei Wochen lang waren drei R+W-Mechaniker für das Großteilpuzzle im Einsatz. Anstatt von allen Seiten die Teile zusammenzusetzen, wurden die Einzelkomponenten nur von einer Seite montiert: „Wir haben aus der technischen Notwendigkeit einfach eine Tugend gemacht und uns das Belegen einer Pizza zum Vorbild genom- men. Einzelteil um Einzelteil wurde so am Grundgerüst festgesteckt“, resümiert Benz. Mit einem Zeitrafferfilm dokumentierte das Team zusätzlich den aufregenden Prozess. Zur finalen Montage musste die STF 20000 nach Andalusien verschickt werden – eine weitere logistische Herausforderung. Zu den 21,5 t Gewicht der Sicherheitskupplung kam das 3,5-t-schwere Transport gestell und setzte so für die rd. 1 500 kilo meterlange Fahrt einen ebenerdigen Nulllader ohne Überbreite voraus. Da in Frankreich die Autobahnnutzung für Schwertransporte dieser Art ausgeschlossen ist, benötigte das Fahrerteam drei Tage bis zum Bestimmungsort. Nach eingehenden Funktionstests fand die Verschiffung zum Einbau in die Windradtestanlage in Dänemark statt, deren Motoren seither durch die Sicherungskupplung im XXL-Format geschützt werden. www.rw-kupplungen.de Video Die Kupplung im XXL-Format wurde in den Monaten Juni und Juli 2017 von R+W montiert. https://www.antriebstechnik.de/ruw_0318/ KLEIN. SCHNELL. PRÄZISE. Ausgleichskupplungen von VMA Bedingungslose Stabilität bei höchsten Drehzahlen – unsere unschlagbar flexible ASK Ausgleichskupplung lässt sich an Ihre spezifischen Anforderungen anpassen! Wir freuen uns auf Ihre Anfrage! www.vma-antriebstechnik.de VMA.indd 1 02.03.2018 07:39:03 antriebstechnik 3/2018 15