Verjüngungskur für Flanschkupplungen

Kupplung Verjüngungskur für Flanschkupplungen

10.12.2018Autor / Redakteur: Rolf Gertner / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein |

Die starren Flanschkupplungen der TAS-FKE-Baureihe von TAS-Schäfer sind belastbarer, weniger komplex und weisen einen besseren Korrosionsschutz auf als die Vorgänger-Modelle. Hier folgt ein Einblick in den Entwicklungsprozess.

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SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH

R+W Antriebselemente GmbH

ORBIT GmbH Antriebstechnik

TAS Schäfer GmbH

Die Flanschkupplungen TAS-FKE werden u.a. in Förderanlagen unter widrigen Umgebungsbedingungen eingesetzt.
(Bild: ©jgolby - stock.adobe.com)

Die Flanschkupplungen der TAS-FK-Reihe von TAS-Schäfer sind in die Jahre gekommen und Anpassungen an immer höhere Anforderungen sind Grenzen gesetzt. Zudem wird die bewährte Bauform mittlerweile von diversen Herstellern in ähnlicher Form angeboten.

Grund genug für TAS-Schäfer eine Neuentwicklung zu wagen. Das Design der FK-Reihe brachte schon häufig einige Einschränkungen mit sich, die es zu beseitigen oder zu umgehen galt. Nicht alle Anwendungsfälle waren mit dem bestehenden Kupplungssystem umsetzbar. Das führte letztlich zu dem Entschluss, eine neue Produktreihe zu entwickeln. Sie sollte die alte FK-Reihe komplett ersetzen können, dabei deren Schwächen so weit wie möglich ausräumen, aber gleichzeitig ihre Stärken übernehmen.

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Einsatz an schweren Antrieben großer Förderbänder

Um dieses Ziel erreichen zu können, wurden bereits im Vorfeld die Rückmeldungen von Anwendern sowie technische Anforderungen diverser Projekte über Jahre gesammelt und ausgewertet. Neben vielen gewünschten Detailverbesserungen wurde auch von den Anwendern stets ein besonderes Augenmerk auf die hohen Anforderungen beim Einsatz gelegt. Der größte Anwendungsbereich der Kupplungen ist die Anbindung schwerer Antriebe an große Förderbänder, wie sie in der Rohstoffgewinnung und zum Transport von z.B. Erzen und Kohle eingesetzt werden. Daneben kommen die Kupplungen auch in Mix-, Rühr-Anlagen, in der Wasserkraft oder zur Befestigung großer Bremsscheiben zum Einsatz.

Die FKE-Kupplung (oben) besitzt anders als das Vorgängermodell (unten) einen integrierten Druckring, der die Schrumpfscheibe vollständig ersetzt. Dieser wird durch den Flansch angezogen, was kürzere Wellenenden ermöglicht und die Kupplung leichter macht.
(Bilder: TAS Schäfer)

Die FK-Kupplung hat eine zusätzliche Schrumpfscheibe, die von der Kupplungsrückseite angezogen wird.
(Bild: TAS-Schäfer)

Kupplungen sind hohe Belastungen ausgesetzt

Die Belastung der Bauteile ist hoch und sie sind oftmals widrigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Daher müssen die Kupplungen robust und langlebig sein. Aus diesen Daten leitete TAS-Schäfer die maßgeblichen technischen Anforderungen an einer Neuentwicklung ab:

Höhere Belastbarkeit (Biegung)

Kompatibilität zur FK-Reihe

Besserer Korrosionsschutz

Verbesserte Handhabung

Eine höhere Belastbarkeit wurde durch die Optimierung der Geometrien sowie eine Änderung der Lastverteilung innerhalb des Gesamtsystems erreicht. Die Verbesserung liegt zwischen 70 % und 115 % – in Bezug auf die alte FK Reihe in jeweils gleicher Nenngröße. Das bedeutet, dass in vielen Fällen eine Reduzierung der Nenngröße möglich wird, womit teils erhebliche Kostenvorteile realisiert werden können.

Zudem ließen sich viele Lösungsansätze anderer eigener Produkte auf die Neuentwicklung übertragen. Beispielhaft dafür ist das neu entwickelte Spannwerkzeug für die TAS-FKE-Reihe, das in großen Teilen auf dem System der hydraulischen Schrumpfscheibe TAS-SHS basiert. Mit dem ersten Test des Hydraulik-Werkzeuges wurden die Erwartungen erfüllt. Die Montagezeit einer mittelgroßen Flanschhälfte konnte, wie bei hydraulischen Schrumpfscheiben, auf ein Minimum reduziert werden. Die sonst anzusetzende Zeit von etwa 140 Minuten für das Spannen der Schrumpfscheibe wurde mit dem Hydraulik-Werkzeug auf knapp zwölf Minuten verkürzt. Das Werkzeug kann abgenommen werden und ist somit wiederverwendbar.

Leistungsverbesserung bestätigt

Ein erster Prototyp mittlerer Größe wurde entworfen, gefertigt und getestet. Er erfüllte alle Erwartungen. Parallel wurden die Anforderungen an die Neuentwicklung der FKE-Reihe in Kooperation mit einem großen Anwender solcher Kupplungen validiert und lieferten auch dort überzeugende Ergebnisse. FEA-Analysen durch einen externen Berechnungs-Spezialisten belegten ebenfalls die erwartete Leistungsverbesserung. Mittlerweile kommt die neue FKE-Flanschkupplung bei diversen Projekten erfolgreich zum Einsatz. (sh)