Gleitlager Wirtschaftliche Polymer-Gleitlager machen Windkraftanlagen auch für Privatanwender attraktiv

Wurden Kleinwindkraftanlagen vor einigen Jahren noch mit einfachem mechanischem Aufbau und simpler Regelungstechnik angeboten, haben sie sich in letzter Zeit zunehmend zu Hightech-Produkten gemausert. Die Kleinwindkraftanlage „Antaris 2,5“ bringt hier die besten Voraussetzungen mit – und profitiert technisch sowie wirtschaftlich von den Gleitlagern des Kölner Unternehmens igus.

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Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG

GGB Heilbronn GmbH

GWJ Technology GmbH

Heyde Windtechnik

igus GmbH

Das in Dippoldiswalde ansässige Unternehmen Heyde Windtechnik wurde 2001 gegründet und widmet sich unter anderem der Produktion von Rotorblättern und Zubehör für Kleinwindkraftanlagen. Seit rund zwei Jahren gehört außerdem die Komplettanlage „Antaris 2,5“ zum Angebot. Diese liefert eine Nennleistung von 2,5 kW für Batterieladung, lässt sich als Windheizung ergänzend zu einer Solaranlage nutzen und zur Netzeinspeisung in das eigene Hausnetz. Bei guten Windverhältnissen kann man damit die Energiekosten im Eigenheim praktisch halbieren. Darüber hinaus gibt es vielfältige Anwendungsvorhaben der Kleinwindkraftanlagen in Dritte-Welt-Ländern.

Gleitlager aus Kunststoff in Kleinwindkraftanlagen

„Ich wollte eine Anlage entwickeln, die robust, sturmsicher, wartungsfrei, leistungsstark und vor allem leise ist“, so Firmengründer und Geschäftsführer Michael Heyde, der „Antaris 2,5“ ganz nach seinen eigenen Vorstellungen konstruiert hat. „Das ist besonders wichtig in der Nähe von Wohngebieten. Andere Anlagen erfüllten nicht alle diese Anforderungen. Natürlich soll sie in allen klimatischen Bedingungen – von Grönland bis zur Sahara – sicher funktionieren und Stürme wie Kyrill aushalten.“

Um diese Sturmsicherung zu erzielen, wurde ein spezieller Mechanismus vorgesehen: Bei Sturm kippt der komplette Generator von „Antaris 2,5“ mit dem Rotor nach oben in Hubschrauberstellung. Somit verkleinert sich die eingefangene Windfläche, und die Leistung wird begrenzt. Die dabei benötigten Kipplager der Rotorgondel fanden sich im Sortiment des Gleitlagerspezialisten igus. Es kommen igubal Flanschlager zum Einsatz.

Wartungsfrei und wirtschaftlich

Mit der Typenreihe igubal steht dem Entwickler ein komplettes System selbsteinstellender Lagerelemente zur Verfügung: Gelenk- und Gabelköpfe, Flansch-, Gelenk- sowie Stehlager. Selbsteinstellende Lager lassen sich einfach montieren, passen sich allen Winkelabweichungen an und konnten schon in vielen Fällen spezielle Gehäuse ersetzen. Bei den Standard-Gelenklagern besteht die Kugelkalotte aus iglidur W300, ein Werkstoff, der sich durch niedrigste Reibwerte im Trockenlauf und äußerst geringe Stick-Slip-Neigung auszeichnet. Letzteres fällt besonders bei geringen Belastungen und sehr langsamen Bewegungen ins Gewicht.

Die Gehäuse werden aus igumid G gefertigt, einem besonders schlagfesten, langfaser-verstärkten Polymer. igubal-Produkte arbeiten ohne Probleme auch unter schwierigen Bedingungen. In feuchter oder nasser Umgebung sind sie korrosionsbeständig. Schwache Säuren und Laugen können ihnen nichts anhaben. Die Einsatztemperaturen reichen von -30 bis +80 °C. Sie kommen selbst unter extremen Verschmutzungen ohne Dichtung aus – egal ob bei Feinstäuben oder bei grobem Schmutz. Technisch trocken einsetzbar besitzen sie sehr gute schwingungsdämpfende Eigenschaften und sind unempfindlich gegen Schmutz. Dabei sparen die leichten und kompakten Lagerelemente gleich zweimal Kosten: Beim Beschaffen sowie im Betrieb durch entfallende Montage- und Wartungskosten. Letzteres gab auch bei „Antaris 2,5“ den Ausschlag für Kunststofflager.

Selbstschmiereffekt als entscheidendes Kaufkriterium

Das Erfolgsgeheimnis hinter den igus-Produkten: Anders als traditionelle Lager, die eine harte Schale mit weicher Beschichtung aufweisen, bestehen alle iglidur-Gleitlager aus Hochleistungspolymeren, zusätzlich verbessert durch exakt abgestimmte Verstärkungs- und Festschmierstoffe.

Während die oberflächlich aufgetragene Gleitschicht häufig nicht stark genug ist und sich bei hohen Belastungen, Kantenpressung oder Schwingung oftmals wegdrückt, sind im letzteren Fall die Festschmierstoffe als mikroskopisch kleine Partikel homogen in dem festen meistens faserverstärkten Material eingebettet. Aus Kammern geben die Gleitlager ständig eine winzige Menge der Substanz frei. Diese reicht aus, um die unmittelbare Umgebung ausreichend zu schmieren und den Reibwert zu senken. Die Schmierstoffe können sich nicht wegdrücken – sie sind immer da, sobald sich das Lager oder die Welle in Bewegung setzt.

Die einzelnen Bestandteile des Lagerwerkstoffs werden darüber hinaus an jede einzelne Anwendung angepasst, es entsteht ein speziell maßgeschneiderter Kunststoff. igus-Ingenieure entwickeln jedes Jahr mehr als 100 neue Kunststoffcompounds, testen sie in mehr als 3500 Versuchen und haben so in den letzten Jahren eine umfassende Datenbank über tribologische Eigenschaften der Polymere aufgebaut – ein Wissen, das letztlich auch dem Kunden zugute kommt.

Um aus der Angebotsfülle das passende Lager für jeden Einsatzfall zu finden, steht dem Anwender das igubal-Expertensystem zur Verfügung. Hier lassen sich unter anderem verschiedene Belastungsarten – radial/axial sowie statisch, zyklisch und dynamisch – auswählen. Aus diesen Angaben zusammen mit weiteren Eingabedaten errechnet das Expertensystem den Lagerverschleiß und die theoretische Lebensdauer.

Konkurrenzlose Eigenschaften

Die positiven Eigenschaften der igubal- Flanschlager erleichterten auch Michael Heyde die Entscheidung für die Maschinenelemente aus Kunststoff: „Es gibt zwar serienmäßig Flanschlager aus Metall. Diese müssen allerdings öfters nachgefettet werden, sie korrodieren und sind preislich für Kleinwindkraftanlagen nicht interessant. Außer den wartungsfreien, korrosionsbeständigen und preiswerten igubal-Lagern habe ich kein vergleichbares Lager gefunden, das genau die gewünschten Eigenschaften besitzt.“ Außerdem seien sie leicht zu montieren und UV- beständig. Nach bisherigen Erkenntnissen von Heyde erfüllen die igus-Lager auch bei extremen Stürmen von über 150 km/h Windgeschwindigkeit die Kippfunktion sicher.

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