Eine sichere Verbindung

Schrumpfscheiben für Pumpen-, Rührwerks- und Mischerantriebe

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08.09.2020 Bei der Entwicklung von Pumpenantrieben, Rührwerken- und Mischern stehen hohe Betriebssicherheit und einfache Montage und Wartung im Focus. Schrumpfscheiben sind eine geeignete Lösung zur sicheren Kraftübertragung und sind auch in Ausfertigungen für Lebensmittel- und Pharmaindustrie erhältlich.

Entscheider-Facts

  • Feststoffhaltige oder viskose Medien können Pumpen und Rührwerken erhebliche Kraft abverlangen. Die auftretende Belastung kann zu stärkerem Verschleiß führen.
  • Schrumpfscheiben sind eine reibschlüssige Lösung für Welle-Welle- und Welle-Nabe-Verbindungen, die diesen erhöhten Verschleiß vermeidet.
  • Edelstahl-Ausführungen sind auch für Anwendungen mit korrosiven Medien oder unter hohen Hygiene-Anforderungen geeignet.
Induction motor with centrifugal pump

Typischer Einsatz von Schrumpfscheiben: Wellenkupplung WKL (links) und Außenspannsatz (rechst) für den Einsatz in schweren Pumpenantrieben.
Bild: Stüwe / Shutterstock

 

Wenn gepumpte Medien Feststoffe enthalten oder das Rührwerk gegen ein hochviskoses Medium anfahren muss, kann es zu erheblichen Rückwirkungen auf das Antriebssystem kommen. Dieser Effekt verstärkt sich häufig noch dadurch, dass Rührwerk oder Mischwerkzeug und Antrieb durch eine mehr oder weniger lange Welle verbunden sind. Das gilt insbesondere für die Welle-Welle- und die Welle-Nabe-Verbindungen im Antriebsstrang.

Hier treten unter anderem hohe Biegemomente sowie hohe radiale Belastungen auf. Konventionelle Verbindungselemente sind hierfür nur bedingt geeignet – und das aus mehreren Gründen: Die klassische formschlüssige Passfederverbindung, die bauartbedingt stets ein gewisses Spiel aufweist, kann unter den typischen Wechselbelastungen in derartigen Antrieben schnell verschleißen. Innenspannsätze sind in diesem Fall keine gute Alternative, weil sie sich nicht für hohe Biegemomente eignen.

Stüwe Schrumpfscheibe HSD

Edelstahl-Schrumpfscheibe HSD von Stüwe eingesetzt im Rührwerk einer Molkerei.Bild: Stüwe / Shutterstock

Keine dynamischen Kräfte bei höchster Belastung

Führende Anbieter von Pumpen, Mischern und Rührwerken setzen deshalb eine besondere Bauform von Reibschlussverbindungen ein, die unter der Bezeichnung Schrumpfscheibe bekannt sind. Sie stehen für Wellendurchmesser von 12 mm bis 1.000 mm zur Verfügung und ihr Drehmomentspektrum liegt bei 20 Nm bis 24.000.000 Nm. Da die Schrumpfscheiben außerhalb des Kraftflusses installiert sind, wirken auch bei höchster Antriebsbelastung keine dynamischen Kräfte auf sie ein. Das erhöht die Lebensdauer und die Sicherheit der Verbindung. Die Übertragung höchster Momente und Kräfte erfolgt zeitgleich.

Bei besonders hoher Belastung des Pumpenantriebsstrangs durch Feststoffe in den gepumpten Medien, sorgt die reibschlüssige Welle-Nabe-Verbindung bei anwendungsorientierter Auslegung dafür, dass die Verbindung auch Laststöße aushält. Bei der Befestigung von Bauteilen, beispielsweise Pumpenrädern, auf Wellenenden ist eine besonders kompakte Bauweise mit einem innenliegenden Spannsatz möglich. Durch die gute Zugänglichkeit ist die Lösung sehr wartungsfreundlich.

In seiner einfachsten Form besteht das Verbindungssystem aus einem Innen- und einem Außenring mit gegenüberliegenden konischen Flächen. Durch axiales Verschieben (mechanisch oder hydraulisch) des Außenrings gegen den Innenring wird eine Pressung erzeugt. Dadurch wird der Innenring nach innen gestaucht und presst die Hohlwelle/Nabe auf die innenliegende Welle.

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Welle-Nabe-Verbindungen wie diese Schrumpfscheiben kommen in Edelstahlausführung in den Antriebssträngen von Pumpen und Rührwerken zum Einsatz, die hohen Belastungen ausgesetzt sind.Bild: Stüwe

Im Gegensatz zu thermisch oder anderweitig gefügten reibschlüssigen Verbindungen lassen sich die Reibschlussverbindungen des Herstellers Stüwe einfach montieren und bei Bedarf wieder zerstörungsfrei demontieren. Passungsrost entsteht auch bei wechselnden Belastungen nicht. Die Spielpassungen zwischen Welle beziehungsweise Welle-Nabe und Schrumpfscheibe vereinfachen die Montage und Wartung. Die Schrumpfscheiben sind unempfindlich gegenüber Stößen und Schlägen, bei Wellen und Naben können normale Oberflächengüten verwendet werden.

Teil der Baureihen sind auch Edelstahl-Schrumpfscheiben. Diese eignen sich besonders für die Antriebsstränge von Rührwerken und Mischern sowie Pumpenantrieben in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion sowie in der Chemieindustrie, die korrosiven Einflüssen ausgesetzt sind oder leicht zu reinigen sein müssen.

 

Heftausgabe: Pharma+Food September 2020

Über den Autor

Klaus Lechleitner, freier Fachjournalist, für Stüwe
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