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Magnetkupplungen

So reduzieren Sie Energiekosten bei der Abdichtung mit Magnetkupplungen

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Die Wirbelstromverluste sind somit nicht nur ein Kostentreiber bei den Betriebskosten, sondern auch ein Sicherheitsrisiko. Zusätzlich schränkt die Temperaturerhöhung durch Wirbelstromverluste den Einsatzbereich in explosionsfähiger Umgebung (Atex) ein.

Keramik oder Kunststoff?

Zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Wirbelstromverlusten gibt es verschiedene Alternativen, zum einen den Einsatz von Materialien mit einer sehr niedrigen Leitfähigkeit, z.B. Keramik oder Kunststoff, oder zum anderen eine Segmentierung des Spalttopfes (Nova-Magnetics), womit Wirbelstromverluste drastisch reduziert werden können.

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Aus dem Bereich der technischen Keramiken wird vor allem Zirkoniumoxid eingesetzt. Durch die sehr geringe elektrische Leitfähigkeit werden Wirbelstromverluste vermieden. Dieses Material hat eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit, eine gute Temperaturwechselbeständigkeit und kann bei Temperaturen von bis zu 300 °C eingesetzt werden. Die Wärmeausdehnung ist ähnlich der von Metall und im Vergleich zu Siliziumcarbid ist es etwas weniger spröde. Trotzdem kommt es während der Montage immer wieder vor, dass der Spalttopf beschädigt wird. Ein Nachteil bisher ist die relativ geringe Druckeinsatzgrenze von maximal 16 bar bei Standardwandstärken.

Der Einsatz von Kunststoffen kann ebenfalls die Entstehung von Wirbelströmen verhindern. Die Einsatzgrenzen eines massiven Kunststoffspalttopfes sind allerdings hinsichtlich des maximalen Druckes (bis 16 bar) begrenzt. Deshalb werden faserverstärkte Materialien, z.B. kohlefaserverstärktes PEEK, bevorzugt eingesetzt. Damit können mittlerweile sogar Betriebsdrücke bis zu 40 bar und Prozesstemperaturen bis zu 120 °C abgedichtet werden. Kunststoff hat auch Vorteile in der Handhabung bei der Montage, da er unempfindlich gegen Stöße ist.

Spalttöpfe aus Keramik oder PEEK-Composite kommen häufig bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen und Drehmomenten bis zu 400 Nm zum Einsatz. Vor allem, wenn kein Kühlmedium zur Verfügung steht, z.B. bei Rührwerken mit Obenantrieb oder Lüftern, sind sie oft die einzige Alternative.

Wenn die Anforderungen steigen

Können aufgrund von höheren Anforderungen weder Keramik- noch Kunststoff-Spalttöpfe eingesetzt werden, dann sind die Nova-Magnetics Spalttöpfe in Segment-Bauweise eine gute Alternative. Der Spalttopf ist zweilagig aufgebaut, wobei der innere Teil die Radialkräfte aufnimmt und aus einzelnen Ringen besteht, die durch PTFE-Dichtungen elektrisch voneinander isoliert und abgedichtet sind. Der äußere Teil ist geschlitzt ausgeführt und nimmt die Axialkräfte auf (siehe Abb. 1). Um eine eventuell auftretende Anregung der Stege in ihrer Eigenfrequenz durch den Motor auszuschließen, wird die Auslegung entsprechend gewählt. Bedingt durch die patentierte Segmentierung werden Wirbelströme um etwa 80 Prozent gegenüber Hastelloy (siehe Abb. 2) reduziert. Die Kosten sind durch die vergleichsweise aufwändige Konstruktion allerdings etwas höher als bei den beiden vorher genannten Alternativen. Durch den Einsatz metallischer Werkstoffe ist die Druckfestigkeit sehr gut, sodass die Druckgrenze im Standardbereich bei 45 bar und im Nicht-Standard Bereich bei 100 bar liegt. In Einzelfällen wurden sogar schon Drücke bis 1000 bar abgedichtet. Kundenspezifische Konstruktionen, z.B. doppelwandige Ausführungen für besonders gefährliche Prozessmedien oder zum Einbau von Sensoren sind möglich. Bei Kunststoff- oder Keramik-Spalttöpfen sind kundenspezifische Lösungen nicht so einfach umzusetzen, da jede Abweichung vom Standard zu hohen Werkzeugkosten führt.

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