Inhaltsverzeichnis
1. Drehstrom-Spezialmotoren – Kompakte Induktionsmotoren
2. Drehstrom-Spezialmotoren für einen leisen und vibrationsarmen Betrieb
3. Drehstrom-Spezialmotoren – Auf die richtige Schmierung kommt es an
4. Drehstrom-Spezialmotoren – Tests im hauseigenen Labor
Die grundsätzliche Funktionsweise einer Zentrifuge ist schnell erklärt: Durch schnelles Schleudern trennt sie die Bestandteile von Suspensionen und Emulsionen. Benötigt werden solche Geräte sowohl in medizinischen Laboren als auch in der Forschung – zum Beispiel für die Untersuchung von Blutproben und Zellkulturen oder in der Mikro- und Molekularbiologie. Trotz der hohen Geschwindigkeiten dürfen die Antriebe nicht zu heiß werden, um das empfindliche Material nicht zu beschädigen. Besonders die hochtourigen Drehstrom-Spezialmotoren von Groschopp eignen sich für Anwendungen dieser Art. Sie bieten aber auch Vorteile für den Einsatz in der Textilindustrie. Um das Garn aufzuwickeln, werden die Spindeln von einem Motor angetrieben. In einer Anlage kommen nicht selten mehrere hundert Motoren zum Einsatz. Um hohe Geschwindigkeiten und eine größtmögliche Produktivität beziehungsweise Wettbewerbsfähigkeit in der Textilproduktion zu erreichen, sind robuste, hochdrehende Antriebslösungen gefragt, die individuellen Anforderungen gerecht werden. „Besonders wichtig ist es, dass bei Anwendungen, die bei 10.000 bis 30.000-1 liegen, ein vibrationsarmer Betrieb gewährleistet ist und wenig Verluste entstehen“, weiß Wolf Meyer, Produktmanager bei den Viersenern.
Drehstrom-Spezialmotoren – Kompakte Induktionsmotoren
Für den Einsatz in Tischzentrifugen sind spezielle hochtourige Induktionsmotoren des Antriebsspezialisten beliebt, weil sie wesentliche Vorteile bieten: Da die einzigen Verschleißteile die Lager der Welle sind, ist diese Antriebslösung nahezu wartungsfrei. Zudem lassen sich Induktionsmotoren einfach durch einen Frequenzumrichter regeln. Die Viersener Experten konzipieren und realisieren schon seit vielen Jahren erfolgreich kundenspezifische Motoren – sowohl für größere Standzentrifugen als auch für Tischmodelle mit einer kleinen Stellfläche. Für Tischzentrifugen mit geringer Stellfläche, müssen die eingesetzten Motoren kompakte Abmessungen aufweisen. Dabei ist vor allem die Gerätehöhe ein kritischer Faktor – schließlich stehen die Zentrifugen oft erhöht auf einem Labortisch, damit sie sich bequem be- und entladen lassen. Für die Bauform der Motoren bei senkrechtem Einbau bedeutet das: besser kurz und mit einem großen Durchmesser als lang und dünn. Diese Bauform hat sich ebenfalls in der Textilindustrie bewährt. Einige Zentrifugen sind luftgekühlt, andere verfügen über eine aktive Kompressorkühlung. Durch eine individuelle Auslegung der Wicklung, die insbesondere die magnetischen Eigenschaften, den Wirkungsgrad und Leistungsfaktor des Motors sowie Umgebungstemperaturen berücksichtigt, lässt sich zudem nicht nur die Motorerwärmung verringern, sondern auch der Energieverbrauch niedrig halten. „So entstehen effiziente Antriebssysteme, die bei größtmöglicher Leistung möglichst leise arbeiten und wenig Energie verbrauchen“, erklärt Meyer.
Drehstrom-Spezialmotoren für einen leisen und vibrationsarmen Betrieb
Ein Labor ist keine Produktionshalle – dementsprechend sollten die Motoren auch möglichst leise laufen. Damit Geräusche sich besser absorbieren lassen, werden die Lagerschilde der Motoren in Grauguss gefertigt, was vor allem in klinischen oder wissenschaftlichen Anwendungen gewünscht ist. Zudem wird ein ruhiger und geräuscharmer Betrieb durch eine hohe Masse des Motorgehäuses sowie schwere, massive Lagerflansche erreicht, wodurch nur geringe Eigenschwingungen auftreten. Hierbei spielt auch die Materialverteilung – zum Beispiel die Ausbildung der Flansche – eine große Rolle. Hilfreich ist auch eine geringe Wellendurchbiegung, die durch einen möglichst kleinen Lagerabstand erreicht wird. Einen erhöhten Rundlauf gewährleisten die Experten des Unternehmens durch eine definierte Wuchtgüte. Eine minimierte Restunwucht sorgt dafür, dass der Motor nicht seinerseits das System anregt. Der Hersteller realisiert auch Lösungen mit elektronisch kommutiertem Motor mit integrierter Platine zur Drehzahl und Unwuchterkennung. Außerdem setzt das Unternehmen in bestimmten Fällen besonders verlustarme Elektrobleche ein. „Je präziser und feiner diese gefertigt werden, desto genauer ist die Ausrichtung des Magnetfelds, das in den Läufer des Induktionsmotors induziert wird“, erklärt Christian Skaletz, Produktmanager bei Groschopp. „Je besser die Richtung der Magnetfelder vorgegeben ist, desto höher sind auch die Wirkung beziehungsweise die zu erreichenden Drehzahlen. Die Verluste fallen geringer aus und weniger Wärme entsteht.“
Drehstrom-Spezialmotoren – Auf die richtige Schmierung kommt es an
Ein weiterer wichtiger Faktor, bei der Motorenfertigung ist der Einsatz qualitativ hochwertiger Fette zur Schmierung der Kugellager. Denn diese sind bei hochdrehenden Induktionsmotoren besonders hohen Belastungen ausgesetzt. Eine unzureichende Schmierung könnte nicht nur zu einem hohen Geräuschpegel führen, sondern auch Schäden durch Hitze verursachen und damit die Lebensdauer der Komponenten signifikant verkürzen. Deshalb werden die Induktionsmotoren von Groschopp laufend getestet und zum Beispiel die Auswahl der Fettqualität immer weiter verbessert. „Neben der Schmierung wirkt sich auch die Auswahl und die Qualität der Wälzlager direkt auf Lautstärke und Vibrationen aus“, betont Meyer. „Durch auftretende Axial- und Radiallasten ist neben den richtigen Wälzlagern zusätzlich aber auch die entsprechende Vorspannungs-Einstellung sehr wichtig.“ Nicht zuletzt spielt die Gestaltung der Lagersitze (Fest-/Loslager) sowie des Schiebesitzes eine entscheidende Rolle. Wenn dann immer noch Eigenschwingungen auftreten, sind gegebenenfalls zusätzlich noch Sonderlösungen beim Design der Motorwelle erforderlich: „Die Entwicklung solcher Lösungen ist schwierig, oft sind mehrere iterative Schritte notwendig“, erklärt Meyer. „Manche Sonderausführungen der Welle erfordern ebenfalls ein hohes Maß an Erfahrung in der Fertigung.“ Apropos Welle: Je nach Einsatz muss auch das Material dieser zentralen Komponente angepasst werden. So realisiert der Hersteller bei Bedarf auch Wellen aus nicht rostendem Edelstahl.
Drehstrom-Spezialmotoren – Tests im hauseigenen Labor
„Bei allen Maßnahmen ist es wichtig, diese durch Messungen in der Zentrifuge zu verifizieren“, so Meyer. „Nur so lässt sich der Motor in Abhängigkeit von der jeweiligen Zentrifuge optimieren.“ Bei der Messung der Vibrationen ist zum Beispiel nicht nur die Höhe des Ausschlags aussagekräftig, sondern auch bei welcher Frequenz er auftritt. Die Zentrifuge muss im Drehzahl-Betriebsbereich ruhig laufen. Zudem sollten die kritischen Resonanzen möglichst weit davon entfernt sein und zügig durchfahren werden. Und auch bezüglich der Lautstärke gibt es einiges zu berücksichtigen: So achtet das Unternehmen nicht nur auf den absoluten Wert der auftretenden Schwingungen, sondern zusätzlich auf die Amplitude um den Mittelwert. Um hier beste Ergebnisse zu erzielen, sind gegebenenfalls aufwändige Tests nötig. Da ist es hilfreich, dass die Entwicklungsabteilung von Groschopp direkt im Mutterhaus in Viersen sitzt und über modernste Tools, einen speziell eingerichteten Musterbau sowie ein eigenes Labor verfügt.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Anforderungen von Tischzentrifugen und Textilspindeln sind vielfältig und lassen sich in den seltensten Fällen mit Motoren „von der Stange“ abdecken. Als etablierter Anbieter hochtourige Drehstrom-Spezialmotoren verfügt Groschopp über das nötige Know-how, um individuelle Antriebskonzepte umzusetzen. „Wir beliefern schon seit vielen Jahren namhafte Hersteller von Tischzentrifugen oder Spindeln mit kundenspezifischen Antriebslösungen“, so Meyer. „Über die Zeit haben wir in diesem Bereich einen großen Erfahrungsschatz gesammelt und arbeiten vertrauensvoll Hand in Hand mit unseren Kunden.“ (jg)
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