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Kupplung Sicherheitskupplung als eingebauter Schutzengel

Redakteur: Ute Drescher

Extruder können empfindlich reagieren: Oft reicht ein Fremdkörper in der Maschine, um ihr großen Schaden zuzufügen. Sicherheitskupplungen schaffen hier Abhilfe: Sie trennen An- und Abtrieb innerhalb weniger Millisekunden und schützen die Extruder so.

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Aufbau eines Extruders: Ein Antrieb sorgt für die Rotation der Schneckenwelle, das Material wird über den Befülltrichter eingebracht und verlässt den Extruder wieder durch die Austragszone.
Aufbau eines Extruders: Ein Antrieb sorgt für die Rotation der Schneckenwelle, das Material wird über den Befülltrichter eingebracht und verlässt den Extruder wieder durch die Austragszone.
(Bild: R+W)

Bei dem bekannten Verfahren der Extrusion werden verschiedene feste bis dickflüssige Massen unter Druck aus einer formgebenden Öffnung gepresst. Die dabei eingesetzten Extruder werden generell nach dem Prozessprinzip in zwei Arten eingeteilt. Verarbeitungsextruder sind üblicherweise für die Formgebung verantwortlich, während Aufbereitungsextruder bei der chemischen oder physikalischen Modifizierung eingesetzt werden.

Auch die unterschiedlichen Anwendungsgebiete, wie die Bauindustrie, Automobilindustrie, Luftfahrtindustrie, Medizintechnik und Möbelindustrie, um nur einige zu nennen, spiegeln wider, wie unterschiedlich die Extrusionstechnik eingesetzt wird. Umso wichtiger, dass die jeweils passenden Maschinenteile, unter anderem auch die richtige Kupplung, ausgewählt werden.

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Ein Extruder besteht in der Regel aus einer Schneckenwelle, welche in einem Schneckenzylinder steckt. Am Schneckenzylinder befindet sich die formgebende Auslassöffnung (Düse). Der oft eingesetzte Elektromotor mit Getriebeeinheit, der für die Rotation der Schnecke sorgt, ist hinten angebracht. Meistens werden die zu verarbeitenden Materialien (Ton oder keramische Massen, Gummi oder Kautschuk, thermoplastische Polymere, Teige aus der Lebensmittel- oder Futtermittelindustrie, Aluminium etc.) über einen Trichter in die Schnecke geführt. Sind weitere Komponenten nötig, beispielsweise Färbe- oder Stärkungsmittel, werden diese über eine Seitenbeschickung eingebracht.

Sicherheitskupplung schützt Komponenten des Extruders

Das Innere der Schnecke ist in drei Zonen aufgeteilt, in denen unterschiedliche Arbeitsabläufe stattfinden. In der ersten Zone erfolgen die Fütterung, also die Einspeisung der Materialien, das Aufschmelzen und das Verdichten der Stoffe. Anschließend kommt die Kompressionszone, hier wird das Material weiterverdichtet. Die Austragszone sorgt für einen homogenen Materialstrom zum Werkzeug.

Sogenannte Extrusionsprodukte können sein: Rohre, Schläuche, Folien, Fahrradfelgen, Teigwaren, Erdnussflips, Karamell und vieles mehr – sehr anspruchsvoll für das Antriebssystem. Zusätzlich spielen bei der Extrusion ein hoher Druck, hohe Temperaturen und eine gleichmäßige Pressung eine große Rolle. Eine Sicherheitskupplung, die im Falle einer Drehmomentüberlast auskuppelt und somit teure Maschinenkomponenten wie Getriebe und Schneckenwellen des Extruders schützt, macht allemal Sinn.

Für hohe Drehmomente ausgelegte Sicherheitskupplungen

Die R+W-Industrie-Sicherheitskupplungen ST können zum Schutz für Extruder in vielfältigen Versionen bezogen werden. Die extrem robusten Kupplungen verfügen über eine kompakte Bauweise und wurden speziell für hohe Drehmomente ausgelegt. Im Falle einer Drehmomentüberlast, oftmals ausgelöst durch Fremdkörper in der Maschine, trennt die Baureihe zuverlässig An- und Abtrieb innerhalb weniger Millisekunden und schützt somit die Extruder sicher vor etwaigen Schäden. Aufwändige Reparaturen sowie teure Stillstandzeiten werden hierdurch entscheidend verringert.

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Neben einer einfachen und schnellen Wiedereinrastung nach Beseitigung der Störungsursache durch axialen Druck auf die Schaltstößel sowie verschiedener einstellbarer Drehmomentbereiche verfügt die Modellreihe über weitere wertvolle Vorteile. Die schwingungs- und stoßdämpfenden Drehmomentbegrenzer sind mit elastischer Klauenkupplung ausgeführt und können axiale-, angulare- und laterale Wellenversätze ausgleichen. Aufgrund der Variationen bei den Nabenanbindungen, wie beispielsweise Halbschalen oder angeflanschte Passfedernaben, ist die Baureihe zudem radial (de-)montierbar und daher besonders montagefreundlich. Ein aufwendiges Verschieben, zum Beispiel des Motors, wird dadurch vermieden.

Elastomer bietet mehr Flexibilität

Das Sicherheitsteil der Kupplung besteht aus gehärtetem Stahl mit oxidierter Oberfläche, die Kupplungsnaben bzw. das Elastomerkupplungsteil aus Grauguss (GGG40). Die Elastomersegemente, das Ausgleichselement der Elastomerkupplung, gibt es in verschiedenen Shorehärten und bieten Extruderanwendungen mehr Flexibilität.

R+W vertreibt die Elastomerkränze in Shorehärten von z.B. 98 Sh A (gute Dämpfung) oder 64 Sh D (hohe Torsionssteife). Durch die Farben der Kränze ist die „Härte“ optimal zuordnungsbar. Der Elastomerkranz aus TPU oder Hytrel überträgt das Drehmoment spielfrei und schwingungsdämpfend und ist maßgebend für die Eigenschaften der Kupplung bzw. des gesamten Antriebsstranges. Mit der Kupplung kann der gesamte Antriebsstrang drehschwingungsmäßig optimiert werden. Die Schaltsegmente, welche sogar nachgerüstet werden können, sind am Umfang verteilt angebracht und innerhalb des Einstellbereichs nachstellbar. Diese Kupplungsart überträgt Drehmomente von 200 Nm bis 14.000 Nm und ist auch als ATEX-Ausführung erhältlich.

Robuste Kupplungen für hohe Momente

R+W-Sicherheitskupplungen werden aufgrund ihrer Eigenschaften für viele komplexe Applikationen, z. B. in Walzwerken, Windkraftanlagen, Schaufelbaggern, Stahlwerken, Abwasserwirtschaft, Schredderanlagen, Tunnelbohrmaschinen, Fördertechnik und Extrudern empfohlen. Sie überzeugen in diesen Anwendungsgebieten durch die kompakte und einfache Bauweise mit exakter Einstellung zur Drehmomentbegrenzung.

Die robusten R+W-Industrie-Sicherheitskupplungen sind in einer Range von 200 Nm bis 250.000 Nm für direkte oder indirekte Antriebe mit freischaltendem Funktionssystem verfügbar.

Präzise Kupplungen für niedrige Momente

Sicherheitskupplungen von R+W gibt es in unterschiedlichsten Ausführungen, die nach einer ausführlichen Beratung in Bezug auf die Applikation, besonders bei einer Anbindung von Extrudern, ausgewählt und gegebenenfalls angepasst werden. Entscheidend bei der Auswahl der Sicherheitskupplung sind unter anderem das Ausrückmoment bzw. das Drehmoment, welches übertragen werden soll, die Anbindung und der Bauraum. Für Einsätze mit kleinerem Drehmoment, die von 0,1 Nm bis 2800 Nm reichen, sind die Präzisions-Sicherheitskupplungen SK/ES geeignet. Die Anbindungsmöglichkeiten sind durch Konusklemm- beziehungsweise Klemmringverbindung oder einfachen beziehungsweise geteilten Klemmnaben sehr variabel gestaltet und passen, je nach Auswahl, für indirekte oder direkte Antriebe.

Angesichts der unterschiedlichen Funktionssyteme – es gibt winkelsynchron, durchrastend, freischaltend oder gesperrt – bietet R+W auch hier wieder eine große Flexibilität und für jeden Einsatz die passende Kupplung. Zusätzlich sind Sonderausführungen nach Kundenwunsch jederzeit möglich und kurzfristig lieferbar.

Elastomerkranz dämpft Schwingungen

Ganz ohne Schaltsegment, aber nicht weniger effektiv, arbeiten die Servomax-Elastomerkupplungen. Fordert die Extruder-Applikation eine Dämpfung und einen zweigeteilten Aufbau der Kupplung finden die Elastomerkupplungen ihre Anwendung. Ausschlaggebend für diese wesentlichen Eigenschaften der Kupplung ist der Elastomerkranz. Er ermöglicht ein unkompliziertes Zusammenstecken der Kupplungsteile und dämpft Schwingungen je nach Material beziehungsweise Shorehärte des Kranzes.

Die Drehmomentübertragung ist möglich von 0,5 Nm bis 25.000 Nm. Bei der Anbindung kann zudem zwischen der bewährten Passfederverbindung, Klemmnabe (diese gibt es auch geteilt) oder Konusklemmring gewählt werden. Die geteilte Kupplung findet, neben dem Einsatz in Extrudern, außerdem Anwendung in der Servoantriebstechnik, bei Werkzeug-, Druck-, und Verpackungsmaschinen, in der Steuerungs- und Positioniertechnik. Die vergleichsweise geringe Investition für die richtige Kupplung gegenüber den wertvollen Maschinenteilen der Verarbeitungs- und Aufbereitungsextruder kann sich nur auszahlen.

Neben den Standardkupplungen mit Metallbalg und Elastomer sowie den Sicherheitskupplungen zeigt R+W auf der SPS IPC Drives seine Produkte virtuell über die R+W-App.

R+W Antriebselemente auf der SPS IPC Drives 2017: Halle 4, Stand 390

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