Automatisierung

Für ein Optimum an Energie

02.11.2022 - Kupplungen und Schrumpfscheiben erhöhen den Ertrag von Windkraft- und Photovoltaikanlagen

Die Energiegewinnung aus Sonne und Wind spielt eine zentrale Rolle beim Klimaschutz. Einen hohen Stromertrag erzielen die Anlagen aber nur bei einer sicheren Übertragung des Drehmoments und der exakten Ausrichtung der Solarmodule. Kupplungen und Schrumpfscheiben leisten hier ihren Beitrag.

Wenn sich in über hundert Metern Höhe die Rotorblätter einer Windenergieanlage (WEA) drehen, übertragen sie sehr hohe Drehmomente an den Generator in der Gondel. Damit dort die komplette mechanische Energie ankommt und in elektrische Energie umgewandelt werden kann, müssen Rotorwelle und Getriebehohlwelle reibschlüssig und spielfrei miteinander verbunden sein. Namhafte Hersteller von Windkraftanlagen setzen für diese Aufgabe Schrumpfscheiben von KBK Antriebstechnik ein. Diese Welle-Nabe-Verbindungen können aufgrund ihrer kompakten Bauweise selbst auf engem Raum hohe Kräfte von bis zu 327.000 Nm dauerhaft zuverlässig übertragen. Sie zeichnen sich durch gute Rundlaufeigenschaften aus und sind selbstzentrierend sowie selbstlösend.

KBK fertigt seine Schrumpfscheiben standardmäßig aus hochfestem Vergütungsstahl, bietet auf Wunsch aber auch vernickelte Ausführungen sowie Edelstahlvarianten an. Die Schrumpfscheiben eignen sich für Wellendurchmesser von 14 bis 280 mm und sind – auch als Sonderlösung – bereits ab Stückzahl 1 erhältlich.

Am Triebstrang von Windenergieanlagen sind aber auch Metallbalgkupplungen von KBK im Einsatz: Sie ermöglichen die optimale Anpassung des Rotorblattwinkels an die Windstärke, gleichen aber auch die Relativbewegungen aus, die zwischen Antriebswelle, Generator, Getriebe und Rotor zum Beispiel durch Windböen entstehen können.
KBK-Produkte kommen zudem bei der Fertigung von Windenergieanlagen zum Einsatz. So sind Metallbalgkupplungen und Gelenkkupplungen aus Klingenberg unter anderem in Bohr- und Fräsmaschinen verbaut, mit denen die Rotorblätter bearbeitet werden. Die Kupplungen sorgen in den Anlagen für eine spielfreie beziehungsweise spielarme Übertragung des Drehmomentes und schaffen so die Voraussetzungen für die präzise Werkzeugführung. Diese ist unerlässlich für die Herstellung eines gleichmäßigen Flansches am Rotorblatt, der später eine robuste Verbindung zwischen der Nabe an der Gondel und dem Rotorblatt bilden muss. Wird hier nicht sehr genau gearbeitet, kann das im Betrieb der WEA fatale Folgen haben, denn die durch den Wind auf den Rotor wirkenden Kräfte sind enorm.

Leichtbauweise für eine höhere Effizienz

Insgesamt 25 verschiedene Baureihen von Metallbalgkupplungen hat KBK im Programm – darunter axial-steckbare Ausführungen, Varianten mit Spreiznabe sowie längenverstellbare Modelle. Die Kupplungen zeichnen sich durch eine absolute Spielfreiheit und eine hohe Verdrehsteifigkeit aus. Sie übertragen nicht nur hohe Drehmomente, sondern gleichen auch fertigungsbedingte axiale, angulare oder laterale Lageabweichungen an An- und Abtriebswellen aus. Anwender profitieren dadurch von einer deutlich längeren Lebensdauer der Lager.

Die Metallbalgkupplungen von KBK decken Drehmomentbereiche zwischen 0,05 Nm und 5.000 Nm ab und verfügen über Bohrungen für Wellendurchmesser von 1 mm bis 100 mm. Eine weitere Besonderheit der Kupplungen ist ihr geringes Gewicht: Da sie aus hochfestem Aluminium gefertigt werden, wiegen sie 50 Prozent weniger als vergleichbare Kupplungen aus Stahl. 

Für Anwendungen im Bereich Erneuerbare Energien, in denen auf engem Bauraum hohe Drehmomente übertragen werden müssen, bietet KBK zudem Schlitzkupplungen an, die aufgrund ihrer speziellen Geometrie über eine kompakte Bauform verfügen. Sie werden in einem Stück gefertigt und sind sowohl in Ausführungen mit Klemmnaben (KBFK) als auch mit Halbschalen (KBFH) erhältlich.

KBFK-Schlitzkupplungen übertragen in der Edelstahlausführung Drehmomente zwischen 6 Nm und 240 Nm und in der Aluminiumvariante Drehmomente zwischen 3 Nm und 180 Nm. Die Kupplungen werden mithilfe der Klemmnaben axial auf die Welle gesteckt und sind mit Außendurchmessern von 16 bis 80 mm lieferbar. Sie übertragen das Drehmoment mit hoher Präzision und lassen sich auch in Anwendungen mit komplizierten Einbausituationen leicht montieren.
KBFH-Kupplungen sind mit Außendurchmessern zwischen 30 mm und 80 mm erhältlich. Sie ermöglichen es dem Anwender, die Wellen vor der Installation der Kupplung exakt auszurichten. Mit den KBFH-Schlitzkupplungen können Drehmomente zwischen 25 Nm und 240 Nm (Edelstahl) sowie zwischen 10 Nm und 180 Nm (Aluminium) übertragen werden.

Hohe Ausgleichswirkung und geringe Rückstellkräfte

Die Gelenkkupplungen von KBK sind ebenfalls in der Fertigung von Windenergieanlagen zu finden. Sie weisen ein sehr geringes Spiel auf und übertragen Drehmomente bis 580 Nm sowie Kräfte von bis zu 13.000 N. Darüber hinaus gleichen die Gelenkkupplungen auf sehr geringem Raum hohen Radial- und Winkelversatz aus und erzeugen dabei nur minimale Rückstellkräfte. KBK bietet drei Baureihen an spielarmen Gelenkkupplungen an: Die GK für die Verbindung zweier Bauteile, die GK-T zur Verbindung von Wellen und die GK-TH in Halbschalenausführung.

Ruhige und präzise Führung der ­Kollektoren für bestmöglichen Ertrag 

Auch Hersteller von Photovoltaikmodulen wissen die Qualität der KBK-Kupplungen zu schätzen. In den Ein- und Zweiachs-Nachführungssystemen der Anlagen, die die Stellung der Kollektoren zur Sonne regeln, sind Elastomerkupplungen verbaut. Sie befinden sich zwischen dem Getriebemotor und der Antriebsspindel und gleichen dort Wellenversatz aus beziehungsweise dämpfen Schwingungen, die beim Verstellen des Neigungswinkels der Solarmodule entstehen können. Durch den Einsatz der Kupplungen können die Kollektoren ruhig und präzise geführt werden, sodass die Anlagen den bestmöglichen Ertrag erzielen.

Autor
Sven Karpstein, Inhaber und Geschäftsführer 

Kontakt

KBK Antriebstechnik GmbH

Furtwaenglerweg 30
63911 Klingenberg

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