Spannsätze und Schrumpfscheiben sind heute standardisierte Elemente, die Welle und Nabe reibschlüssig miteinander verbinden. Sie können nicht nur Drehmomente, sondern auch Axial- und Querkräfte sowie Biegemomente zuverlässig übertragen. Vater des Spannsatzes ist Oskar Peter. Er erkannte bereits in den 50er Jahren, dass im Vergleich zur Passfeder mit einem Spannsatz wesentlich höhere Drehmomente übertragen und die Wellen damit kleiner und kürzer gestaltet werden können.
Erfindergalerie des Deutschen Patent- und Markenamtes
Im Jahr 1997 wurde Peter in die Erfindergalerie des Deutschen Patent- und Markenamtes in München aufgenommen. Aber nicht erst seitdem steht der Name Peter endgültig für innovative Maschinenelemente: Jahrzehnte lang arbeitete man zunächst als Partner der heutigen RINGFEDER POWER TRANSMISSION, seit 2006 gehört das Know-how nun bereits zum eigenen Markenverbund. Die von Oskar Peter vor 50 Jahren erdachten Spannsätze und -elemente sind so erfolgreich, dass zwei Baureihen bis heute sogar unverändert angeboten werden.
Drehmomentübertragung im Vordergrund
Anfangs nur für die reine Drehmomentübertragung gedacht, haben die RINGFEDER-Ingenieure den ursprünglichen Spannsatz über die Jahre erheblich weiterentwickelt und verbessert. So können heute Belastungen auch kombiniert übertragen werden.
Es ist also egal, ob der Spannsatz
- radial (wie etwa bei einem Laufrad),
- axial (wie bei einem Pressengestell), oder
- gebogen (wie bspw. bei einer Fördertrommel)
belastet wird – solange das resultierende Drehmoment nicht überschritten wird.
Viele der folgenden Weiterentwicklungen wurden sowohl von Kunden spezifisch nachgefragt als auch gezielt für bestimmte Märkte bzw. Anwendungen entwickelt. So werden z.B. neben antimagnetischen Versionen für Unterwasserfahrzeuge auch rostfreie Ausführungen, wie speziell in der Lebensmittel- und Chemieindustrie vorgeschrieben, angeboten.
Schrumpfscheiben als externe Spannvorrichtung
Bei Aufsteckgetrieben ersetzen die von außen leicht zu montierenden Schrumpfscheiben die klassischen Spannsätze seit Jahren. Schrumpfscheiben lassen sich im beengten Bauraum einfacher montieren und werden in zwei Ausführungen gefertigt:
Bei der dreiteiligen, selbstlösenden Variante muss die Verspannung mit einem Drehmomentschlüssel erfolgen. Durch eine Veränderung der Anziehmomente können hier die Übertragungswerte und Bauteilbelastungen flexibel angepasst werden.
(Bild: RfN 4061)
Die zweiteilige Variante wird dagegen „auf Block gezogen“ und kann daher entsprechend ohne Drehmomentschlüssel montiert werden:
(Bild: RfN 4161)
Kunden bauen auf langjährige Erfahrung
Rainer Peter, Enkel des Spannsatz-Erfinders Oskar Peter und Projektmanager für den kompletten Spanntechnik-Bereich bei RINGFEDER POWER TRANSMISSION, bringt es auf den Punkt: „Dank unzähliger theoretischer Auslegungen, aber auch praktischer Versuche mit unseren Kunden, verfügen wir heute über einen schier unerschöpflichen Erfahrungspool, der uns hilft, künftige Projekte zielgerichtet umzusetzen – Umgebungseinflüsse stellen oft harte Rahmenbedingen und wir müssen eine entsprechende Lösung finden.“
Und genau auf diesen Erfahrungsschatz bauen Kunden: Denn bei kritischen Anwendungen, wie z.B. einem Schiffslader oder einer Förderanlage im Bergbau, ist die Ausfallsicherheit der Spannverbindung essentiell, da ein Stillstand hier schnell Kosten im Millionenbereich verursachen kann, so der Experte.
Produktvielfalt und -verfügbarkeit
„Aufgrund unserer Produktvielfalt können wir Spannverbindungen für die meisten technischen Kundenanforderungen ab Lager liefern“, erläutert Rainer Peter weiter und verweist auf die unzähligen Produktvarianten. Egal ob selbstzentrierend, niedrige Flächenpressung, hohes Drehmoment, hohe Drehzahl oder rostfrei – RINGFEDER POWER TRANSMISSION kann schnell und passend liefern. Auf den eigenen Prüfständen werden dabei Drehmomente bis 200 Kilonewtonmeter und Axialkräfte bis 2.000 Kilonewton getestet.
Einsatz vor Ort mit umfassenden Lösungen
Ihr Know-how auf Herz und Nieren prüfen lassen Peter und seine Kollegen aber nicht nur auf dem eigenen Prüfstand am Firmensitz in Groß-Umstadt bei Darmstadt, sondern auch direkt im Einsatz beim Kunden. So geschehen beispielsweise bei einem Kraftwerksbetreiber. Dieser hatte ein Peltonrad mit einem Spannsatz eines Wettbewerbers montiert, der sich jedoch nicht mehr zuverlässig demontieren ließ.
Die RINGFEDER-Ingenieure entschieden sich für den alternativen Einsatz eines Spannsatzes vom Typ RfN 7015.0 in der Größe 280 x 355 Millimeter und den ultimativen Verspannungsversuch mit anschließender Demontage. Denn bei dieser Anwendung sind die sichere Drehmomentübertragung bei guten Rundlaufeigenschaften und eine leichte Demontierbarkeit wichtig.
(Bild: RfN 7015.0 in Pelton-Turbinenrad)
Da bei dem eingesetzten RfN 7015 die Verschiebung innerhalb des Spannsatzes erfolgt, ist dieser auch bei etwas Rost auf der Welle noch sorgenfrei demontierbar.
Drehmomentübertragung und Überlastschutz
Bei einer anderen Anwendung wurden bei einem Hersteller für Kraftwerksanlagen an Kaplanturbinen die Leitschaufeln optimiert: Diese müssen beim Eindringen von Fremdkörpern nämlich ausweichen können. Der Spannsatz hat hier außer der Drehmomentübertragung die Aufgabe, bei Fremdkörpern etwas durchzurutschen, ohne die Welle durch Fressen zu beschädigen. Dies wurde durch den Einsatz einer speziellen Beschichtung aller Gleitflächen erreicht.
Das alles zeigt nur beispielhaft die mittlerweile vielfältigen und innovativen Anwendungsmöglichkeiten von Spannverbindungen und das nicht nur im Bereich Maschinenbau, wo Oskar Peter seine Ursprünge hatte. Anwendungslösungen mit Spannverbindungen sind auch in vielen anderen Bereichen wie z.B. dem Bergbau oder der Stahlindustrie heutzutage als gängiger Standard nicht mehr wegzudenken.
Der originale Artikel zu diesem Thema erschien im Magazin "antriebstechnik", Ausgabe12/2016, geschrieben von Ben Knöfler.
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