Gehäusefreiläufe Mechanische Kupplung für High-Speed-Antriebe

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Die Gehäusefreiläufe vom Typ FHHS gehören zu den jüngsten Neuentwicklungen von Ringspann. Sie eignen sich für Anwendungen mit Drehzahlen von bis zu 12.000 Umdrehungen pro Minute. Ein besonderer Prüfstand ermöglichte es, sie zu entwickeln. 

„Mit den Gehäusefreiläufen unserer Baureihe FHHS bieten wir insbesondere den Herstellern von Antrieben für Anlagen der Raffinerietechnik, der chemischen Verfahrenstechnik sowie der Petrochemie eine innovative Kupplungslösung für die Realisierung flexibel schaltbarer und energieeffizienter Mehrmotoren-Antriebe“, fasst Kundenberater Manuel Aßmann zusammen. Es handelt sich dabei um eingehauste Überholfreiläufe mit eigener An- und Abtriebswelle, die mit Drehzahlen von bis zu 12.000 Umdrehungen pro Minute gefahren werden können. 

Sie arbeiten verschleißfrei, benötigen keine weitere Schalteinrichtung und übertragen – je nach Ausführung – Nenndrehmomente von 1.356 Newtonmeter bis 24.405 Newtonmeter. Die FHHS-Freiläufe sind für den stationären Einbau vorgesehenen und in der Lage, in Anwendungen mit schnelllaufenden Wellen das bedarfsgerechte Ein- und Auskuppeln verschiedener Motoren desselben Antriebsstranges zu managen. Die Drehzahlen im Leerlauf- und Mitnahmebetrieb dürfen hierbei auf gleichem oder ähnlichem Niveau liegen.

Hydrodynamik als Schlüsselfaktor für die Gehäusefreiläufe

Dreh- und Angelpunkt für die Leistungsfähigkeit der Gehäusefreiläufe ist die hydrodynamische Klemmrollenabhebung, bei der die Abhebekraft durch einen im Lager des Freilaufs geführten Ölstrahl erzeugt wird. Das ermöglicht sowohl die erwähnten hohen Drehzahlen als auch einen verschleißfreien Leerlaufbetrieb.

 Wie Aßmann erklärt, ist hierbei die relative Drehzahl zwischen dem Innen- und Außenring des Freilaufs das entscheidende Momentum für die Wirkung der hydrodynamischen Abhebung der Klemmrollen: „Sinkt sie, so verringert sich auch die Abhebekraft. Schon vor dem Einsetzen des Synchronlaufs legen sich die Klemmrollen – sie werden hier in einem Käfig geführt – über die zentrale Anfederung an der Laufbahn des Außenrings an und sind bereit zum Sperren. Das gewährleistet eine sofortige Lastübernahme beim Erreichen der Synchrondrehzahl.“ 

Die Ringspann-Gehäusefreiläufe mit hydrodynamischer Klemmrollenabhebung eignen sich insbesondere dann, wenn der Antrieb eines Stellglieds einer Anlage wahlweise von zwei oder mehreren Motoren oder Turbinen mit ähnlicher oder gar gleicher Drehzahl erfolgt. Das hat für den Betreiber der Anlage mehrere Vorteile: 

• Er kann ohne komplexe Steuerungstechnik einzelne Aktoren des Antriebsstranges bedarfsorientiert ein- oder auskuppeln.
• Selbst bei Ausfall einer Energiequelle oder eines Antriebsaggregats ist die unterbrechungsfreie Prozessführung sichergestellt.
• Insbesondere im Teillastbetrieb sind Energieeinsparungen möglich.

Zur Serienausstattung der Gehäusefreiläufe gehören eine Sensorüberwachung der Lagertemperaturen. Optional integrieren lassen sich die Sensor- und Telematik-Module des Condition-Monitoring-Systems von Ringspann – hierzu gehören auch die Datenanalyse, die Fernwartung sowie die Anbindung an übergeordnete Leitsysteme. Betreiber und Instandhalter komplexer Antriebssysteme können damit alle wichtigen Leistungs- und MRO-Parameter der verbauten Freiläufe in Echtzeit überwachen.

Tipps

Antriebssysteme richtig auslegen und überwachen

Geprüft bei 12.000 Umdrehungen pro Minute

Mit dem Ziel, die Leistungsfähigkeit seiner FHHS-Gehäusefreiläufe zu validieren, entwickelte Ringspann einen neuen Prüfstand, der Ende 2025 im Bad Homburger Stammwerk des Unternehmens in Betrieb genommen wurde. „Weltweit dürfte das der derzeit modernste Prüfstand für Gehäusefreiläufe sein. Er versetzt uns erstmals in die Lage, Drehzahlen von bis zu 12.000 Umdrehungen pro Minute zu erzeugen und die Performance unserer Gehäusefreiläufe zu dokumentieren“, berichtet Aßmann. Für die Hersteller der Antriebssysteme bietet dies den Vorteil, dass sie die Mess- und Prüfergebnisse des Herstellers in ihre eigene Qualitätssicherung einbinden können.  

Mit der FHHS-Baureihe erweitert das Unternehmen sein Sortiment an Gehäusefreiläufen, das auch Standard-Gehäusefreiläufe (FH-Serie) und die mechanisch trennbaren Gehäusefreiläufe vom Typ FHD enthält, die sich durch eine OSHA-konforme Lockout-Tagout-Sicherheitsfunktion auszeichnen. „Zudem erfährt unser gesamtes Gehäusefreilauf-Sortiment mit den Möglichkeiten des hauseigenen Prüfstands einen deutlichen Innovationsschub, da sich hier die Leistungsfähigkeit der Modelle aller Baureihen unter Praxisbedingungen verifizieren lässt“, berichtet Aßmann.

Produkte und Lösungen

Die neuesten Kupplungen, Bremsen und Getriebe

Ringspann bietet in seinem Online-Shop auch eine Auswahl an Wellenverbindung an, mit denen sich die Gehäusefreiläufe konstruktiv an An- und Abtriebswellen anbinden lassen. Hersteller von Mehrmotoren-Antrieben erhalten also die Wellenverbindungen aus der gleichen Quelle wie die Gehäusefreiläufe. (dm)