Die elektrische Energie wird vom Stromerzeuger, beispielsweise vom Kraftwerk, zum Stromnutzer transportiert. Um Verluste und damit Kosten bei der Elektrizitätsübertragung zu sparen, will man möglichst geringe Stromstärken erzielen. Um trotzdem viel Leistung übertragen zu können, wird mit hohen Spannungen gearbeitet. Hier kommen Hoch- und Höchstspannungen bis zu 1150 kV zum Einsatz. Das gesamte europäische Stromnetz hat eine Länge von etwa 1,8 Mio. km.
Herausforderung eines Leistungsschalters
Unabhängig von seiner Position im Netz hat ein Leistungsschalter zwei Aufgaben: Das tägliche Schalten von Leitungen im normalen Betrieb und die Unterbrechung der Stromversorgung im Falle einer Überlastung oder eines Kurzschlusses. Ein Leistungsschalter ist ein mechanisches Schaltgerät und muss in der Lage sein, innerhalb von Sekundenbruchteilen Leistungen von mehreren GVA zu bändigen. Das Unterbrechen des Stromflusses führt bei jedem Schalter, zumindest kurzzeitig, zu einem Spannungsüberschlag zwischen den beiden Kontakten und es bildet sich eine sich selbsterhaltende Gasentladung, die Lichtbogen genannt wird.
Lichtbögen haben eine enorme Energie. Bei Temperaturen von mehr als 50.000 °C und einem Volumen von weniger als 1 l können Drücke von bis zu 100 MPa auftreten. Das ionisierte Gas (Plasma) leitet nicht nur weiterhin Strom, sondern reduziert die Lebensdauer des Bauteils. Bei starken Strömen kann es den Schalter sogar zerstören. Leistungsschalter sind so konstruiert, dass der beim Öffnen der Schaltkontakte entstehende Lichtbogen schnell und ohne Beschädigung des Schalters gelöscht und damit der Stromfluss unterbrochen wird.
Anwenderlösungen entwickeln
Ein global führendes Technologieunternehmen suchte eine absolut zuverlässige Antriebslösung, um die schweren Metallkontakte in den Leistungsschaltern blitzschnell voneinander zu trennen. Bei Eichenberger wurde der Energietechnikkonzern fündig. Der Schweizer Gewindespezialist liefert seit Jahrzehnten Spindellösungen, die sich nicht nur hinsichtlich Performance, Qualität und Zuverlässigkeit auszeichnen, sondern den entscheidenden Innovationsvorsprung unterstützen. Wenn es um die Konstruktion spezifisch eingebundener Antriebskomponenten geht, profitieren die Anwender weltweit von den fundierten Kenntnissen und dem hohen Entwicklungs- und Fertigungspotenzial Eichenbergers.
Der Gewinderoller fokussiert stets auf den bedarfsorientierten, konstruktiven Austausch mit seinen Partnern. Einerseits besteht die Kunst darin, besondere Anwenderlösungen zu entwickeln und andererseits leistungsfähige und fortschrittliche Produktionsverfahren sicherzustellen. Die Unternehmensstruktur des Gewindespezialisten erlaubt, dass Entwicklung, Fertigung, Qualitätssicherung und eine agile Prototypenerstellung, inklusive Gewinderollwerkzeuge und Endenbearbeitung, gleichzeitig angeboten werden können. Dies setzt Flexibilität und Anpassungsfähigkeit frei. Qualitätsbewusstsein der Mitarbeiter ist gekoppelt mit einem entsprechend modernen Maschinenpark. Das Erarbeiten praktischer Anwenderlösungen ist eine Leidenschaft des Herstellers; Gewindeformen, die sich außerhalb der Norm befinden, sind die gesuchten Aufgabenstellungen.
Pluspunkt Gewinderollen
Dieses Potenzial erkannt, setzt der Energietechnikhersteller auf die robusten, kalt gewalzten Kugelgewindetriebe aus dem schweizerischen Burg, die im kostengünstigen Gewinderollverfahren in großen Serien hergestellt werden. Beim Gewinderollen werden die Längsfasern des Materials, anders als beim Schleifen, Fräsen oder Drehen, nicht zerschnitten, sondern umgelenkt. Es entsteht eine komprimierte, glatt rollierte, äußerst belastbare Oberfläche, die für eine lange Lebensdauer der Spindel zwingend ist. Die Rauheitswerte um Rz 1,0 auf den Gewindeflanken und im Grundradius sowie eine deutlich verminderte Kerbempfindlichkeit bringen ebenfalls einen großen Vorteil. Der Rollreibungskoeffizient beträgt bei Stahlkugeln 0,003 bis 0,001 gegenüber von Gleitreibung Stahl auf Stahl (geschmiert) 0,1 bis 0,05. Die hervorragenden Gleiteigenschaften des kaltgerollten Kugelgewindetriebs sorgen für minimalen Abrieb und bieten wenig Angriffsfläche für Verschmutzung. Das geräuscharme Abrollen der Kugeln wird dadurch zum Kinderspiel.
Absolute Zuverlässigkeit in Nullkommanichts
Ein Hochspannungskurzschluss hat bereits nach 5 ms seinen maximalen Wert erreicht. Eine Unterbrechung der Stromversorgung im Falle eines Kurzschlusses wird zum Glück selten gefordert. Wenn dieser Fall aber auftritt, ist die absolute Zuverlässigkeit der mechanischen Antriebselemente unabdingbar. Der Kugelgewindetrieb Typ Carry gewährleistet hohe Funktionssicherheit mit enormer Leistungskraft (Wirkungsgrad 0,9) und Robustheit. Carry bereitet den mechanischen Ein- und Ausschaltvorgang beim Leistungsschalter mithilfe von Schraubenfedern vor. Zwei massive Schubstangen sind beidseitig fest mit der maßgefertigten Mutter, auch als Mitnehmer bezeichnet, verbunden. Diese beiden Hebel setzen die riesigen, unter Federdruck stehenden Schlaganker in Bewegung, die den Metallkontakt extrem schnell trennen. Trotz widriger Wetterbedingungen und starken Temperaturunterschieden erfüllt der kaltgerollte, belastungsstarke Carry absolut zuverlässig seinen Auftrag unter wartungsfreiem Einsatz.
Die anwenderspezifischen Anforderungen an den Kugelgewindetrieb mit eingebautem Kundeninterface in der Mutter präsentierten sich vielfältig. In Bezug auf Axialkraft und Geometrie wurden hohe Ansprüche genannt. Die tribologischen Aspekte wie Reibung, Verschleiß und Schmierung wurden als wichtige Voraussetzungen aufgeführt, die es zu erfüllen galt. Die knifflige Aufgabe, das Äußere des Mutternkörpers den speziellen Schnittstellenanforderungen und den kinematischen Bedingungen anzupassen, stellte sich als besonders anspruchsvoll heraus. Aufgrund der Gesamtheit der Forderungen wurden für den weltweiten Einsatz verschiedene Dimensionen des Kugelgewindetriebs Carry bestehend aus der kaltgerollten Gewindespindel und der spezifischen Mitnehmermutter entwickelt. bec
Detaillierte Informationen zu den gerollten Kugelgewindetrieben:
Hannover Messe 2018: Halle 16, Stand F04
PLUS
Qualität und Zuverlässigkeit
Die Flexibilität von mechanisch-dynamischen Funktionselementen trägt erheblich zum Erfolg von Projekten in der Antriebstechnik bei. Maßgebend dabei ist die Erkenntnis, dass Qualität und Zuverlässigkeit in ein Produkt „hineinentwickelt“ werden müssen. Die Hightech-Prüfsysteme von Eichenberger sind daher in vielen Phasen der Produktentstehung unentbehrlich. Nur wenn Spindeln, Muttern, Kugeln und Schmierung perfekt zusammenspielen, kann hohen Ansprüchen Rechnung getragen werden. Aufgrund der engen Toleranzen bei Drehmoment, Axialspiel und Rundlauf wird eine 100%ige Kontrolle auf einem speziellen Prüfstand durchgeführt. Nicht nur in der Automations-, Fahrzeug- oder Medizinbranche sind strenge Anforderungen an beispielsweise die vollständige Rückverfolgbarkeit ein Dekret. Auf Wunsch werden bei Eichenberger unkompliziert Datenbezüge mittels einer dauerhaften Laserbeschriftung als Datamatrixcode auf den Kugel- oder Gleitgewindetrieb gebracht.
