Mit neuem Prüfstand zu hohen Drehzahlen

RINGSPANN präsentiert neue Gehäusefreilauf-Baureihe für High-Speed-Anwendungen

Mit der neuen Baureihe FHHS erweitert RINGSPANN seine Palette an Gehäusefreiläufen um eine weitere Lösung zur Umsetzung von Überholfunktionen in stationären Mehrmotorenantrieben und Turbinen. Das Besondere daran: Diese Gehäusefreiläufe sind für sehr hohe Drehzahlen von bis zu 12.000 U/min ausgelegt. Wo immer im Anlagenbau also mehrstufige Antriebssysteme mit schnelllaufenden Wellen zu konstruieren sind, lassen sie sich als automatisch arbeitende und verschleißfreie Kupplungen einsetzen. Technologische Voraussetzung für die Realisierung der innovativen High-Speed-Baureihe waren die Entwicklung und Inbetriebnahme eines bis dato einmaligen Freilauf-Prüfstands im Bad Homburger Stammwerk von RINGSPANN.

Sie kommen ohne Schalteinrichtung aus. Sie übertragen Nenndrehmomente von 1.356 Nm bis 24.405 Nm. Zudem arbeiten sie verschleißfrei und übernehmen im Hochgeschwindigkeitsbetrieb das bedarfsgerechte Ein- und Auskuppeln mehrerer Motoren innerhalb eines Antriebsstranges. Mit den Gehäusefreiläufen der neuen Baureihe FHHS steht Konstrukteuren von Antriebssystemen für Raffinerietechnik, chemische Verfahrenstechnik sowie die Erdgas- und Erdöl-Industrie eine innovative Kupplungslösung zur Verfügung. Sie ermöglicht flexibel schaltbare und energieeffiziente Mehrmotorenantriebe. Bei den FHHS handelt es sich um vollständig gekapselte Überholfreiläufe mit An- und Abtriebswelle. Sie sind für den stationären Einbau ausgelegt und für Drehzahlen bis 12.000 U/min geeignet. Die Drehzahlen dürfen dabei sowohl im Leerlauf- als auch im Mitnahmebetrieb auf gleichem oder vergleichbarem Niveau liegen.

High-Speed-Kompetenz dank Hydrodynamik

Konstruktiver Schlüsselfaktor für die High-Speed-Kompetenz der neuen FHHS-Gehäusefreiläufe ist der Einsatz der hydrodynamischen Klemmrollenabhebung. Dabei wird die Abhebekraft durch einen im Lager des Freilaufs geführten Ölstrahl erzeugt, wodurch sowohl hohe Drehzahlen als auch ein verschleißfreier Leerlaufbetrieb möglich sind. Thomas Heubach, Leiter der Freilauf-Sparte von RINGSPANN, erläutert hierzu: „Entscheidend für die Wirkung der hydrodynamischen Abhebung der Klemmrollen ist die relative Drehzahl zwischen Innen- und Außenring. Nimmt sie ab, verringert sich auch die Abhebekraft. Bereits vor dem Erreichen des Synchronlaufs legen sich die in einem Käfig geführten Klemmrollen über die zentrale Anfederung an der Außenringlaufbahn des Freilaufs an und sind sperrbereit. Auf diese Weise ist die sofortige Lastübernahme beim Erreichen der Synchrondrehzahl sichergestellt.“

Gehäusefreiläufe mit hydrodynamischer Klemmrollenabhebung sind eine Ideallösung, wenn ein Aggregat wahlweise von zwei oder mehreren Motoren oder Turbinen mit gleicher oder ähnlich hoher Drehzahl angetrieben wird. Der Anlagenbetreiber profitiert davon gleich mehrfach. Erstens lassen sich einzelne Aggregate des Antriebsstranges ohne aufwändige Steuerungstechnik bedarfsorientiert ein- oder auskuppeln. Zweitens bleibt die Prozessführung selbst beim Ausfall einer Energiequelle oder eines Antriebsaggregats unterbrechungsfrei. Drittens ergeben sich dadurch, insbesondere im Teillastbetrieb, signifikante Energieeinsparungen.

Der weltweit Erste

Um den sicheren Nachweis dafür erbringen zu können, dass die neuen FHHS-Gehäusefreiläufe sich als Überholfreilauf für hohe Drehzahlen eignen, entwickelte RINGSPANN eigens dafür einen neuen Prüf- und Teststand. Er wurde vor wenigen Wochen im Bad Homburger Stammwerk des Unternehmens in Betrieb genommen und dürfte der modernste Prüfstand für Gehäusefreiläufe sein, der aktuell auf dem Weltmarkt zu finden ist. „Erstmals können wir hier Drehzahlen von bis zu 12.000 U/min erzeugen und die Leistungsfähigkeit unserer Gehäusefreiläufe validieren und dokumentieren. Derzeit ist in diesem Segment einzigartig“, berichtet Thomas Heubach. Für die Anlagenbauer und die Konstrukteure der Antriebssysteme bedeutet das auch, dass sie die Mess- und Prüfergebnisse von RINGSPANN in ihre eigene Qualitätssicherung miteinfließen lassen können.

Komplettierung und Anbindung

Mit der neuen Baureihe FHHS wird die Markt- und Technologieführerschaft im Bereich der Freilauftechnik weiter ausgebaut. Ergänzend zu den Standard-Gehäusefreiläufen der FH-Serie sowie zu den mechanisch trennbaren Gehäusefreiläufen der Baureihe FHD, die über eine OSHA-konforme Lockout-Tagout-Sicherheitsfunktion verfügen, steht nun eine dritte Alternative für High-Speed-Anwendungen mit kundenseitiger Ölversorgung zur Verfügung. Mit der Inbetriebnahme des neuen Prüfstands erhält zudem das gesamte Gehäusefreilauf-Programm einen deutlichen Innovationsschub. Denn die Leistungsfähigkeit der Modelle aller Baureihen kann hier unter praxisnahen Bedingungen nachgewiesen und verifiziert werden. Daraus ergeben sich zugleich wichtige Impulse für die weitere Entwicklungsarbeit.

Im Rahmen seines One-Stop-Shop-Angebots stellt RINGSPANN seinen Kunden auch eine große Auswahl an verschiedenen Wellenverbindungen zur Verfügung, die abgestimmt sind auf die konstruktive Anbindung der An- und Abtriebswellen der Gehäusefreiläufe. Darunter beispielsweise die neuesten Klauen-, Lamellen- oder Bolzenkupplungen des Unternehmens. Der Konstrukteur eines Mehrmotorenantriebs erhält also die Wellenverbindungen aus der gleichen Quelle wie die Gehäusefreiläufe und kann sicher sein, dass alle Komponenten exakt zueinander passen.

Übrigens: Eine kabelgebundene Sensorüberwachung der Lagertemperaturen bringt der FHHS bereits serienmäßig mit. Optional lassen sich auch die neuen Gehäusefreiläufe mit den Sensor- und Telematik-Modulen des Condition-Monitoring-Systems von RINGSPANN ausstatten. Diese Lösung beinhaltet die Datenanalyse, die Fernwartung sowie die Integration in übergeordnete Leitsysteme. Auf diese Weise können die Betreiber und Instandhalter komplexer Antriebssysteme alle relevanten Leistungs- und MRO-Parameter der verbauten Freiläufe in Echtzeit überwachen.

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Praxisbeispiel: Der neue FHHS in einem Pumpensystem

Viele Pumpensysteme starten mit einem Motor. Nach dem Hochlauf übernimmt beispielsweise eine Hydraulic Power Recovery Turbine (HPRT) den Antrieb. Sie treibt die Pumpe über einen Freilauf an. Der Startmotor kann anschließend abgeschaltet werden. So lässt sich die im System vorhandene hydraulische Energie effizient nutzen. Dadurch sinken sowohl der Energieverbrauch als auch die Betriebskosten. Dieses Konzept eignet sich besonders für industrielle Anwendungen mit kontinuierlichem Pumpenbetrieb, da es den gesamten Anlagenbetrieb optimiert.

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Die hydrodynamische Klemmrollenabhebung

Gehäusefreiläufe werden vorrangig als automatisch arbeitende Überholkupplungen in Mehrmotoren-Antrieben eingesetzt. Sie gelten als Alternative zu aufwendigen Schalteinrichtungen. Ein technisches Highlight der Gehäusefreiläufe von RINGSPANN ist die hydrodynamische Klemmrollenabhebung. Hierbei wird die Abhebekraft der Klemmrollen durch einen Ölfilm erzeugt, der im Leerlaufbetrieb mit Zentrifugalkraft auf die Laufbahn des Außenrings aufgebracht wird. Das ermöglicht den praktisch verschleißfreien Leerlaufbetrieb.

Über Ringspann

Über nahezu all seine Produktgruppen hinweg treibt Hersteller RINGSPANN derzeit die Entwicklung und Bereitstellung innovativer Maschinenelemente für die Antriebssysteme von Maschinen und Anlagen im Schwerlastsektor voran. Ebenso wie die jüngst erfolgte Einführung neuer Gelenkwellen des Tochterunternehmens RINGSPANN Kempf und die Präsentation neuer Schienenbremsen für Hafenkrane, so ist auch die aktuelle Vorstellung der neuen GH-Zahnkupplungen Teil dieser langfristig angelegten Marktoffensive. Nicht zuletzt vor dem Hintergrund der voranschreitenden Internationalisierung der Unternehmensgruppe ist zu erwarten, dass RINGSPANN die Konstrukteure der Heavy-Duty-Branchen schon bald über weitere Innovationen und Neuerungen informieren wird.

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