Der Stahlwasserbau umfasst Teilgebiete des Stahlbaus und des klassischen Maschinenbaus. In dieser Sparte werden von der Antriebstechnik nicht selten spezielle Lösungen gefordert, Schon bei der Auswahl der Materialien sollte sich beispielsweise der Kupplungshersteller an den Vorgaben des Planungsbüros orientieren können. Erfahrungen im Umgang mit Edelstählen sind ebenso unverzichtbar wie das Know-how zu Spezialbeschichtungen für Sonderstähle. Lösungen auf Basis von Hightech-Kunststoffen müssen ebenfalls stets griffbereit sein. R+W Antriebselemente mit Sitz in Klingenberg ist Spezialist auf diesem Gebiet.
Elastomerkupplung für die historische Wassermühle
Wie bei dem Wiederaufbau einer kleinen Wassermühle im Münsterland. Die Mühle aus dem späten 15. Jahrhundert sollte das künftige Heimatmuseum beherbergen. Da dort heute kein Korn mehr gemahlen werden muss, kam schnell die Idee von der energetischen Selbstversorgung auf. Das im Durchmesser etwa 4 Meter große Wasserrad wurde mit einem innen liegenden Generator verbunden. Mit annähernd 800 Litern pro Sekunde liefert es rund 30 kW, die in das öffentliche Netz eingespeist und mit dem Eigenbedarf verrechnet werden. Als Kupplung lieferte R+W eine Elastomerkupplung vom Typ EKH/9500 – eine spielfrei arbeitende Klauenkupplung mit schwingungsdämpfenden und elektrisch isolierenden Segmenten aus einem Hochleistungskunststoff. Die Naben haben dabei eine äußerst praktische Halbschalenausführung und ermöglichen einen einfachen radialen Ein- und Ausbau der Kupplung. Die Kupplung wurde aus hochfestem Automatenstahl geliefert und zusätzlich mit einer korrosionsbeständigen Oxidschicht versehe. Positiver Nebeneffekt: Die mattschwarze Oberfläche, die durch das besondere Härteverfahren entsteht, wirkt an einer altehrwürdigen Mühle optisch authentischer als blanker Edelstahl.
Standardgelenkwelle für die Wehranlage
In einer verwandten Anwendung ging es um den Antrieb eines Hubschützes für eine Wehranlage zur automatisierten Regelung der Wasserstandshöhe. Die beiden Zahnstangen des Triebstocks sollten von einem elektrischen Stellantrieb vertikal angetrieben werden. Zur Übertragung des Drehmoments verwendete der Anlagenbauer üblicherweise Klauenkupplungen mit einer, der Distanz entsprechenden, einfachen Zwischenstange aus Stahl. Die Entfernung zwischen den beiden Zahnstangen betrug jedoch 5,80 Meter. Das Eigengewicht des Rohres hätte eine aufwändige Zwischenlagerung in der Mitte der beiden Zahnstangen erfordert. Außerdem hätte, bedingt durch die geringe Torsionssteife der Klauenkupplungen, eine über die Distanz saubere Synchronisation der Zahnstangen nicht sichergestellt werden können. R+W lieferte eine Lösung, basierend auf der Standardgelenkwelle von Typ ZAE/60. Diese überträgt das Drehmoment spielfrei und verdrehsteif über kundenindividuelle Entfernungen von bis zu 6 Metern. Durch Verwendung von hochfestem Aluminium für die Naben und das Zwischenrohr sowie Metallbälgen aus Edelstahl für den Ausgleich von montagebedingten Versätzen, konnte diese Kupplung ohne weiteren Anpassungsaufwand im Außenbereich eingesetzt werden. Die Zwischenlagerung der Welle entfällt durch die serienmäßige kardanische Innenabstützung. Die Naben in Halbschalenausführung gewährleisten eine einfache und sichere Montage.
Vergleichbare Anwendungen sind Elektro-Versteller für größere Wehre. Im Prinzip treibt ein elektrischer Stellantrieb eine Trapezspindel an, die dadurch eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umsetzt. Die Spindel hebt und senkt das Stauwehr zur Wasserstandsregulierung. Bei einer Störung der Antrieb mit Hilfe eines Nothandrads manuell betätigt werden. Durch die selbsthemmende Konstruktion und die hohe Untersetzung kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass der Anwender Drehmomente einbringt, die auf den gesamten Versteller zerstörend wirken.
Handrad mit integrierter Überlastkupplung
Für ein konkretes Projekt wurde R+W mit diesem Fall betraut. Der Kupplungsspezialist entwickelte eine Sicherheitskupplung mit integriertem Handrad. Der Umbau war denkbar einfach: Der Umschalthebel für den Automatik- bzw. Handradbetrieb wurde zur Demontage des Handrads entfernt. Das neue Handrad mit integrierter Überlastkupplung wurde aufgesetzt, gesichert und der Umschalthebel wieder angebaut. Diese Umbaumaßnahme bewirkt, dass (ähnlich wie bei einem Akkuschrauber) bei einer manuellen Krafteinleitung der Kraftfluss sofort mechanisch entkoppelt wird. Die Ausführung der Kupplung wurde dabei unter Berücksichtigung der rauen Umwelteinflüsse entsprechend konzipiert. Ähnlich wie bei einem Projekt, bei dem es um die mechanische Absicherung eines Schwenkgetriebes für eine Industriearmatur im Kraftwerksbereich ging. Bei einem definierten Wasserstand sollte der automatische Schwenkantrieb die Klappe der Armatur schließen und den weiteren Strömungsfluss verhindern. Der Betreiber konnte jedoch nicht ausschließen, dass Treibgut oder Eisschollen in den Prozesswasserkreislauf gelangen. Diese würden den Schließvorgang der Armatur verhindern und im schlimmsten Fall zu einem Getriebedefekt und damit zum Totalausfall der Armatur führen. R+W sollte eine mechanische Sicherheitskupplung entwickeln, die das vom Stellantrieb erzeugte Drehmoment von der Armaturenklappe in wenigen Millisekunden vollständig entkoppelt. Zudem sollte die Kupplung bei Temperaturen von –30°C bis +50°C wartungsfrei in salzhaltiger Luft arbeiten. Die SK-Baureihe (Sicherheitskupplungen, die nach dem federvorgespannten Kugel-Rast-Prinzip arbeiten) bildete eine perfekte Basis. R+W nahm einige konstruktive Änderungen vor: Unter anderem wurden die Tellerfedern in einer speziell beschichteten Variante gefertigt, ebenso die übrigen Komponenten. kf
Weitere Informationen zu den R+W Lösungen für Wasserkraft:
http://hier.pro/F8MKL
