Hydrel GmbH: Hightech vom Staudamm bis zur Wasserschnecke

| Redakteur: Matthias Böhm

Archimedische Schraube zur Energiegewinnung an der Fränkischen Saale: Ringe und Wälzkörper des vom Flusswasser geschmierten Pendelrollenlagers bestehen aus Cronidur 30 – einem hoch stickstoffhaltigen, korrosionsbeständigen Wälzlagerstahl.
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Archimedische Schraube zur Energiegewinnung an der Fränkischen Saale: Ringe und Wälzkörper des vom Flusswasser geschmierten Pendelrollenlagers bestehen aus Cronidur 30 – einem hoch stickstoffhaltigen, korrosionsbeständigen Wälzlagerstahl. (Bilder: Schaeffler)

>> Die grössten Herausforderungen an Gleit- und Wälzlager im Bereich der Wasserkraft liegen in der extrem langen Lebensdauer, meist über mehrere Jahrzehnte sowie ein hohes Mass an Funktionssicherheit auch nach langen Stillstandszeiten begründet. Darüber hinaus müssen sie eine hohe Belastbarkeit bei niedriger Reibung aufweisen. Die Schaeffler Gruppe Industrie bietet mit ihren Marken INA, FAG und Elges seit vielen Jahren ein breites Produktportfolio für diesen Bereich an.

Die Schaeffler Gruppe Industrie bietet mit ihren Marken INA, FAG und Elges seit vielen Jahren ein breites Produktportfolio an Lagerlösungen für die Wasserkraft und begegnet den stetig wachsenden Bedürfnisse mit immer neuen Innovationen. Aufgrund grosser bewegter Massen, Fluchtungsfehler, temperatur- und lastbedingter Durchbiegungen sowie Verwindungen und Dehnungen der Konstruktionen werden im allgemeinen sphärisch einstellbare Gleit- und Wälzlager (Gelenklager, Pendelrollenlager) eingesetzt. Darüber hinaus sind zumeist Wartungsarmut oder sogar absolute Wartungsfreiheit gefordert, eine extrem lange Lebensdauer, meist über mehrere Jahrzehnte, ein hohes Mass an Funktionssicherheit auch nach langen Stillstandszeiten sowie hohe Belastbarkeit und niedrige Reibung.

Hoher Stellenwert in der Schweiz

Die klassische Wasserkraft verfügt heute über einen hohen technologischen Reifegrad und wird gleichzeitig noch weiter an Bedeutung zunehmen. Für die Schweiz hat die Wasserenergie einen hohen Stellenwert, wird doch etwa die Hälfte der elektrischen Energie mit Wasserkraft generiert. Neben grösseren Speicher-, Pumpspeicher- und Laufwasserkraftwerken steigt auch das Interesse an der so genannten «kleinen Wasserkraft» (bis etwa 10 MW). In diesem Zusammenhang wird auch die «historische Wasserkraft» wieder neu entdeckt, also zum Beispiel Wasserräder und Archimedes-Schrauben.

Standard- und Sonderlösungen

Die Schaeffler Gruppe Industrie bietet dafür sowohl Hochleistungsprodukte in Standardausführung als auch anwendungsspezifische Sonderlagertypen. Dazu gehören:

  • Wälzlager (z.B. Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager),
  • Gelenklager (z.B. wartungsfreie Elgoglide-Gleitlager mit Teflon-Gewebe-Gleitschicht),
  • Gleitbuchsen (z.B. gewickelte und wartungsfreie Elgotex-Gleitlager mit PTFE-Gewebe-Gleitschicht),
  • Gelenkköpfe,
  • Gehäuseeinheiten (z.B. mit Pendelrollenlagern, speziellen Kugellagern – sog. Spannlagern).

Teflonfasern in Kunstharzmatrix

Wartungsfreie Elgoglide-Gelenklager und Gelenkköpfe haben seit langem einen festen Platz in der klassischen Wasserkraft gefunden. Die Vorteile dieser Lager liegen in ihrer absoluten Wartungsfreiheit (weder Erst- noch Nachschmierung erforderlich) und sehr hoher Belastbarkeit, insbesondere bei höchsten einseitigen Lasten und Schwenkbewegung. Ihr Einsatzbereich reicht von -50 bis +150 Grad Celsius. Selbst lange Stillstandszeiten beeinflussen nicht die Funktion.

Ergänzendes zum Thema
 
Bedeutung der Wasserkraft wächst
 
Messedaten in Kürze

Elgoglide steht für eine Gleitschicht, die in erster Linie aus einem technischen Gewebe, bestehend aus Stütz- und Teflonfasern, und einer Kunstharzmatrix aufgebaut ist. Das mit Kunstharz getränkte textile Gewebe wird auf dem präzise gefertigten Stahlgrundkörper des Aussenringes oder der Buchse aufgeklebt. Nach einem thermischen Aushärteprozess entsteht ein voll vernetztes Duroplast, in dem das Gewebe eingebettet ist. Die Schichtstärke des fertigen Produktes beträgt nur 0,5 Millimeter, weist aber hervorragende Leistungsparameter bei absoluter Wartungsfreiheit auf.

Pendelrollenlager mit Hartverchromung

Neu im Programm sind Gleitbuchsen mit dem Markennamen Elgotex. Im Wickelverfahren hergestellt sind diese Gleitlager ebenfalls absolut wartungsfrei und zudem auch korrosionsbeständig. In Abhängigkeit der individuellen Anwendungsbedingungen sind Elgotex-Gleitbuchsen somit auch zum Beispiel unter Wassereinfluss einsetzbar.

FAG Pendelrollenlager in X-Life Qualität zeichnen sich in erster Linie durch erhöhte Belastbarkeit und Lebensdauersteigerung aus und können u.a. mit spezieller Hartverchromumg geliefert werden. Komplettiert wird dieses Programm durch eine Vielfalt an Gehäusen, die mit den Pendelrollenlagern kombiniert werden können.

Stahlwasserbau inklusive

Beim Bau von Wasserkraftanlagen müssen neben Kraftwerksausrüstungen wie Turbinen und Generatoren auch Einrichtungen für die Wasserregulierung integriert werden: Überläufe, Umleitungs-, Sedimentfreigabe- und Turbineneinlasstunnel, aber auch Schleusen und Schiffshebewerke. Bewegliche Baugruppen wie Radial- und Rolltore sowie Hubeinrichtungen/ Seilwinden, angetrieben mittels Hydraulikzylindern bzw. Elektromotoren, haben dabei eine entscheidende Bedeutung. Lagerungen für diese Baugruppen erfordern leistungsfähige und langlebige Lagerausführungen. Auf ihnen lasten tonnenschwere Gewichte, die zuverlässig geschwenkt, gedreht oder gehoben werden müssen. Sie sind oftmals Wind und Wetter ausgesetzt und verlangen manchmal auch Erdbebensicherheit.

Die Wahl der Lagerart - Wälz- oder Gleitlager - hängt deshalb in erster Linie vom Einsatzfall und den damit verbundenen technischen Anforderungen sowie den Lebensdauer- und Umweltanforderungen ab. Prinzipiell sind Gleitlager besser geeignet, wenn Schwenk- und Kippbewegungen kombiniert mit sehr hohen Belastungen vorliegen, wie z.B. bei Radial- bzw. Segmenttoren oder Anlenkungen der Hydraulikzylinder. Bei gleichen Abmessungen sind Gleitlager deutlich höher belastbar als Wälzlager, allerdings mit dem Nachteil des höheren Reibwertes. Bei Drehbewegungen ist im allgemeinen Wälzlagern der Vorzug zu geben. Angewendet werden sie bei solchen Anlagen vorzugsweise in Laufrollen für Rolltore oder auch Seilscheiben- und Windenlagerungen in Hubwerken.

Anspruchsvolle Turbinenlagerungen

Bei Wasserturbinen (Francis-, Kaplanturbinen) werden Gleitlager – z.B. wartungsfreie Gelenklager und Gelenkköpfe – im Verstellmechanismus der Leitschaufeln eingesetzt, die den Wasserzufluss für die Turbinenschaufeln regulieren. Bei Bedarf werden die Lager auch in korrosionsgeschützter Ausführung angeboten, z.B. mit speziellen Durotect- oder Corrotect-Beschichtungen. In kleineren Turbinen sind die Lagerungen der Turbinenläufer vielfach wälzgelagert, beispielsweise in Pelton- und Durchströmturbinen. Meist sind Pendelrollenlager im Einsatz, die in entsprechenden Gehäusen aufgenommen werden. Hier bietet Schaeffler eine Vielzahl von Lösungen an: Gehäuseinheiten in geteilter und ungeteilter Ausführung inklusive Pendelrollenlager verschiedener Baureihen. Sie ermöglichen einfach zu montierende Baugruppen, die den Einsatz- und Umgebungsbedingungen optimal angepasst sind.

Historische Wasserkraft

Auch die «historische Wasserkraft» wird wieder neu entdeckt, zum Beispiel Wasserräder und Archimedes-Schrauben. In Verbindung mit Generatoren tragen diese Systeme ebenfalls in kleinem Massstab zunehmend zur lokalen Energieversorgung bei. Ausgerüstet mit modernen reibungsarmen Wälzlagerungen und auf die Einsatzparameter abgestimmten Schaufel- und Schraubengeometrien leisten sie einen wachsenden Beitrag im Bereich alternativer Energieerzeugung. Auch hier werden insbesondere FAG Pendelrollenlager mit kompletten Gehäuseeinheiten eingesetzt.

Eine besonders interessantes Beispiel dafür ist die Lagerung einer Archimedes-Schraube zur lokalen Stromerzeugung an der fränkischen Saale. Das als Pendelrollenlager ausgeführte Fusslager der Schraube ist in dem speziell entwickelten und extrem korrosionsbeständigen Wälzlagerstahl Cronidur 30 ausgeführt. Dadurch kommt das Lager, dass vollständig im Wasser läuft, ohne Abdichtung und separatem Schmierstoff aus. Vielmehr übernimmt das Wasser in diesem Fall die «Schmierung». <<

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