Drehgeber widerstehen Salz, Vibrationen und Löschschaum

Aus Branchen mit besonders unwirtlichen Umweltbedingungen sind Drehgeber für die Positionserfassung, die Geschwindigkeits- und Drehzahlmessung nicht mehr wegzudenken. Setzen wir jedoch glühend heiße Temperaturen, starke Erschütterungen und Vibrationen, dazu Staub, ätzende Chemikalien oder zähen Schlamm, denen Anwendungen trotzen müssen, in Relation zum elektromechanischen Equipment, dann scheint hier grundsätzlich eine Diskrepanz zu bestehen: Der Gegensatz zwischen präziser Messung und besonders robuster Konstruktion der umgebenden Bauteile. Genauer gesagt: Auf der einen Seite stehen feinmechanische Drehgeber mit filigranem Aufbau, Wellen und Lagern, auf der einen Seite Heavy-Duty-Maschinen, die auch vor Granit oder Stahl nicht Halt machen.

Inkrementale Drehgeber haben sich im Bereich Mobiler Automation wie in vielen anderen Branchen mit besonders schwierigen Umweltbedingungen einen festen Platz erobert. Dabei sind die Anforderungen an die Sensoren in den vergangenen Jahren enorm gestiegen. Laufend zunehmende Funktionalitäten, gestiegene Effizienz- und Qualitätsansprüche an den Arbeitsvorgang erfordern ein leistungsstarkes und vor allem skalierbares Automatisierungssystem. So unterschiedlich wie die Anwendung, so unterschiedlich sind die Anforderungen der Nutzer.

Den perfekten Geber für alle Fälle kann es nicht geben. Geben kann jedoch ein geeignetes Baukastensystem aus Drehgebern. Ein modulares Produktprogramm mit verschiedenen Varianten für jeden Einsatzfall selbst unter extremen Bedingungen, die kostengünstig implementierbar sind, bietet beispielsweise das Unternehmen Kübler an. Der Hersteller setzt dazu auf ein skalierbares, modulares Produktprogramm, das nach Bedarf ausbaubar ist und nachvollziehbar eine geeignete Lösung nahelegt.

Auf der Basis der Drehgeber-Baureihe Sendix, die sich wegen ihres geschützten, vollverblockten Lageraufbaus in vielen Branchen verwendet wird, ist das modulare Produktspektrum Sendix Plus geworden. Diese Komponentengruppe verbindet Robustheit mit Modularität. Der Lageraufbau im Safety-Lock-Design, der sowohl als Wellen- als auch als Hohlwellenvariante verfügbar ist, funktioniert auch unter Extrembedingungen zuverlässig und vor allem ausfallfrei. Die Drehgeber haben besonders groß dimensionierte Kugellager. Mit diesem Lageraufbau widerstehen die Drehgeber Schocks, Vibrationen und Installationsfehlern. Sie eignen sich besonders für anspruchsvolle Außeneinsätze der verschiedenen Abstufungen. Das Ziel hinter der modularen Linie: Sucht ein Anwender einen Drehgeber gesucht, ermittelt der Hersteller schnell und mit Blick auf die Kosten die geeignetste Variante für die individuelle Anwendung.

Ein Beispiel für ein Einsatzgebiet der Sensoren sind Löschfahrzeuge, die auf Flughäfen oder im Katastrophenschutz, bisweilen auch in Krisengebieten, eingesetzt werden. Sie gehören zu den leistungsfähigsten ihrer Art. Sie fassen zehntausende Liter Wasser und Löschschaum und fahren mit Geschwindigkeiten von bis zu 140 Kilometer pro Stunde zum Brandherd. Ein Feuerwehrfahrzeug rettet Leben. Es muss so konzipiert sein, dass es den vielfältigen Einsatz-Anforderungen uneingeschränkt gerecht wird.

Für die Mechanik gehören Flughafen-Löschfahrzeuge zu den rauesten Einsatzbereichen überhaupt. Wo Wasser und Löschschaum bis in die letzten Ritzen dringen und extreme Temperaturen wirken, wo zusätzlich Vibrationen und Erschütterungen an der Tagesordnung sind, dort wird der eingesetzten Technik das Äußerste abverlangt – insbesondere empfindlicher Sensortechnik wie Drehgebern.

Für ein neu aufgelegtes Flughafen-Löschfahrzeug müssen die Lager der Drehgeber besonders resistent gegen Vibrationen sein. Die Dichtlippen müssen sicher gegen Feuchtigkeit, aber auch chemische Substanzen schützen, die Schutzart, IP67 oder IP69k über eine lange Lebensdauer garantiert sein. Zuverlässig, schnell und sicher sind die Eigenschaften, die in der Hektik eines Einsatzes von größter Wichtigkeit sind. Ein Ausfall im Ernstfall wegen einer so kleinen Komponente wie einem Drehgeber muss mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

Die magnetischen Multiturn Drehgeber M3668 eignen sich für den Einsatz im Löschfahrzeug ebenso wie die Baureihe 5868 mit Nanocoating und Canopen-Schnittstelle. Das magnetische Messprinzip des M3668 sorgt für Unempfindlichkeit bei Temperaturschwankungen oder Feuchtigkeit, wo optische Drehgeber selbst mit speziellen Schutzgehäusen an ihre Grenzen kommen. Auch beengte Platzverhältnisse sind für mit dem kompakten Sensor kein Problem.

Eine Möglichkeit der Anpassung, die der magnetische Drehgeber bietet, ist das Vergießen des Abtastkopfes und damit der besondere Schutz der integrierten Elektronik. Zusätzlich lässt sich der wellenseitige Dichtring mechanisch schützen und damit die Schutzarten von IP66, IP67 und IP69k erreichen. Extra große Lager sorgen für eine hohe Lagerbelastbarkeit - auf dem gleichen Niveau wie bei Drehgebern in 58er Baugröße.

Höhere Auflösungen und Signalgenauigkeit bietet der Drehgeber 5868, der dank seines Nanocoatings ebenso erfolgversprechend eingesetzt werden kann. Die spezielle Gehäusebeschichtung kompensiert dabei die grundsätzlich höhere Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Sollen etwa sehr kleine Positionsänderungen erkannt werden, so kann die Wahl daher auf den Drehgeber 5868 fallen.

Je nach Anwendung eigenen sich für das Löschfahrzeug der magnetische und der optische Drehgeber. Extra große Lager sorgen bei beiden Modellen gleichermaßen für eine hohe Lagerbelastbarkeit.

Neben Branchen wie Stahl, Krane oder auch Solar zählt die Windindustrie zu den zentralen Einsatzbereichen der Kübler-Plus Drehgeber-Lösungen. Dank immer längerer Rotorblätter treiben die Hersteller die Stromausbeute ihrer Meeres-Windkraftanlagen in neue Dimensionen. Neueinsteiger in der Offshore-Windkraft suchen weiter neue Alternativen, um die Meeres-Windparks leistungsfähiger und zugleich billiger zu machen. Ein britisches Unternehmen etwa experimentiert mit Rotoren, die parallel zu den Wellen drehen und nur noch halb so hoch übers Meer ragen. Das spart Geld und Zeit für Material, Aufbau und Wartung. Ein niederländisches Unternehmen forscht an sogenannten Zweiflüglern. Die Zukunft der Windkraft, vor allem offshore, hat gerade erst begonnen, doch die Lernkurve aus Offshore Einsätzen seit 1990 zeitigt schon jetzt wichtige Ergebnisse.

Prinzipiell ist die gesamte Windenergieanlage (WEA) korrosionsgefährdet. Doch lassen sich an den WEA die typischen Korrosionsschutzmethoden aus der maritimen Technik nicht ohne Weiteres übertragen, da aufgrund des unbemannten Betriebes regelmäßige Wartungen entfallen, wie sie zum Beispiel auf Schiffen üblich sind.

Anders, als vermutet werden könnte, ist auch der Turm-Innenbereich korrosionsgefährdet, wenngleich deutlich geringer als etwa die Gondel. Um den Rotor im Wind zu halten, wird die gesamte Gondel durch Elektromotoren in Relation zum Turm gedreht. Kommen hierbei die großen Turmflächen mit der warmen Luft aus der Gondel in Berührung, hat dies einen besonderen Kondensationseffekt. Feuchte kalte Luft sammelt sich im Turm-Fuß, wo ein Teil der Sensorik untergebracht ist.

Das Plattformkonzept für Windkraftanlagen beinhaltet korrosionsbeständige Drehgeber in fünf verschiedenen Abstufungen. Diese reichen von C1/C2 für Bereiche mit geringer oder zeitweiser Kondensation bis hin zu C5, Bereichen mit nahezu ständiger Kondensation in Verbindung mit starker Verunreinigung. Die Drehgeber Sendix Plus decken diese Bereiche vollständig mit Varianten und Spezialoberflächen, -material und -verarbeitung ab: Von Safety-Lock-Standard, über nanobeschichtete „C“-Versionen, Edelstahl V2A oder seewasserbeständige Aluminium-Drehgeber bis hin zur seewasserfesten Edelstahlversion V4A. Sämtliche Einsätze an einer Windenergieanlage, von der Rotornabe bis hin zum Turmaußenbereich, sind damit abgedeckt. Dies ist ein Beitrag zur Reduzierung von Ausfallzeiten der Anlage und erhöht die Verfügbarkeit. Und wenn Hersteller ihre Konstruktion beschleunigen und die Komponentenvielfalt übersichtlich gestalten können, senkt dies nicht nur die Produktionskosten, sondern verbessert den dauerhaften Betrieb. do

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