Innovative energieautarke Funksensorik

Wälzlager und andere bewegte Maschinenteile verschleissen bekanntlich. Um Defekte, Maschinenstillstände und Produktionsausfälle zu vermeiden, werden viele Wälzlager im Rahmen der präventiven Wartung ersetzt, oft in einem noch einwandfreien Zustand. Die Firma Micropelt GmbH bietet jetzt mit einem energieautarken Überwachungssystem Anlagenbetreibern die Möglichkeit, mit geringen Kosten auf zustandsbasierte Wartung umzustellen und sich damit Sparpotenziale zu erschliessen.

Anbieter zum Thema

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Joe. Ein thermoelektrisch versorgter und da-mit energieautarker Funksensor sitzt direkt auf der Welle des zu überwachenden Systems. Er erfasst regelmässig den Zustand der Verschleissteile und sendet die Ergebnisse an ein Überwachungssystem. Überlastung, sich anbahnende Schäden und drohende Ausfälle sollen damit stets rechtzeitig erkannt werden. Ein vorbeugender Austausch der Verschleissteile ist also nicht nötig.

Die autarke und wartungsfreie Energieversorgung für Sensorik und Funk besorgt ein Micropelt Chip-Thermogenerator TEG. Er wandelt die Reibungswärme des Lagers in elektrischen Strom. Das «TE-Power Ring» genannte Überwachungssystem bezieht die Wärme direkt vom Lager-Innenring. Das Gehäuse der Einheit ist als Lüfterrad ausgebildet. Es führt die Wärme an die Umgebungsluft ab und kühlt ganz nebenbei auch noch das Lager.

Die Thermoelemente von Micropelt wer-den mit Hilfe einer patentierten Dünnschicht-Technologie hergestellt. Die Miniaturisierung bringt extrem hohe Leis-tungsdichten auf wenige Quadratmillimeter. Die Fertigung ähnelt stark der von integrierten Schaltungen und bietet enorme Skaleneffekte, also bei grosser -Stückzahl deutlich sinkende Stückkosten und Preise. So ermöglichen Produkte und Fertigungstechnologie eine Konkurrenz beispielsweise zu Batterien im Cleantech-Marktsegment. Betreiber von Funksensoren und Mikro-systemen können statt Batterien thermo-elektrisch umgewandelte Abwärme aus Micropelts winzigen Thermogeneratoren beziehen - dauerhaft und wartungsfrei.

Simulator bestätigt Funktionalität

Ein von Micropelt als Konzeptstudie und zur Kundenevaluation entwickelter Simulator hat bereits gezeigt, dass selbst ein völlig unbelastetes Lager genug Reibungs-wärme erzeugt, um die Erfassung und Funkübertragung von Temperatur-, -Druck- oder Schwingungssignalen in Sekundenabständen zu ermöglichen. Der nur 14 mm2 kleine TEG MPG-D751 gewährleistet den dauerhaft autarken Betrieb einer -solchen batteriefreien Überwachungseinrichtung.

Dr. Joachim Nurnus, Leiter Technologie beim Hersteller, nennt einige Eckdaten des Systems: «Bei 500 U/min und einer Lagertemperatur von 50 °C erzeugt jeder der bis zu vier TEGs eine elektrische Leistung -von mehr als einem Milliwatt. Unserem 2,4-GHz-Funksensor-Simulationssystem reicht allerdings schon bei einer geringen Wärmeleistung des Lagers ein einziger TEG, um sekundlich Messdaten zu erfassen und zu senden.»

Die Milliwatt-Leistungsangabe erscheint zunächst gering. Rechnet man aber nach, stellt man fest, dass ein Milliwatt, über ein Jahr gesammelt, der Energie von mehr als 10 AA-Batterien entspricht. Das ist erheblich mehr als den meisten Funksensoren an Batteriekapazität zur Verfügung gestellt wird. Kann das TEG-Konzept also die bisher recht aufwendige Zustandsüberwachung auf der Welle revolutionieren und zu einer preiswerten Standardausstattung werden? Der Leiter Geschäftsentwicklung beim Hersteller, Burkhard Habbe, ist jedenfalls optimistisch: «Kosten senken und Produktivität steigern, wartungsfrei und mit kostenloser Energie, sogar auf bisher schwer zugänglichen Wellen - positive Kundenreaktionen belegen, dass dies das richtige Konzept ist.»

InformationMicropelt GmbHEmmy-Noether-Strasse 2D-79110 FreiburgTel. +49 761 156 337 0Fax +49 761 156 337 21www.micropelt.com