Technikartikel
Lamellenkupplungen für Pumpen und Ventilatoren auswählen: Betriebsdrehzahl, Ausrichtung und Zwischenstück
Warum Lamellenkupplungen häufig für Pumpen und Ventilatoren geprüft werden
Eine Lamellenkupplung überträgt das Drehmoment über Metalllamellenpakete und benötigt keine Schmierung von Zahnflanken. Sie eignet sich deshalb für rotierende Maschinen, bei denen Sauberkeit, geringer Wartungsaufwand und Empfindlichkeit gegenüber Wellenschwingungen eine wichtige Rolle spielen. Sie kann einen gewissen Axialversatz, Winkelversatz und Radialversatz ausgleichen, doch die Lamellen sind wechselnden Spannungen ausgesetzt. Anhaltend überhöhter Montageversatz, Rohrleitungskräfte oder übermäßiger Axialversatz verkürzen ihre Ermüdungslebensdauer.
Die richtige Frage lautet daher nicht: „Wie viel Versatz kann die Kupplung ausgleichen?“, sondern: „Wie verändern sich die Wellenpositionen der Anlage im kalten und warmen Zustand sowie an den einzelnen Betriebspunkten, und kann die gewählte Ausführung dabei innerhalb der Zeichnungsgrenzen arbeiten?“
Bei der Auswahl sind vier Prüfungen erforderlich
1. Drehmoment und transiente Betriebszustände
Das Grunddrehmoment wird mit `T = 9550P/n` abgeschätzt. Zusätzlich sind Direktanlauf, Anlauf über Frequenzumrichter, Rücklauf nach dem Abschalten, Rückströmung von Flüssigkeit, Trägheit des Ventilators und Prozessschwankungen anzugeben. Eine Reserve beim Nenndrehmoment bedeutet nicht, dass die Lamellen auch häufige Start-Stopp-Zyklen oder ungewöhnlichen Axialversatz sicher verkraften; Drehmomentbelastung und Verlagerungswechsel müssen gemeinsam bewertet werden.
2. Betriebsdrehzahl, Massenverteilung und Auswuchtanforderungen
Bei gleichem Drehmoment steigen mit der Betriebsdrehzahl die Anforderungen an Fertigungskonzentrizität, Montage, gleichbleibende Qualität der Verbindungselemente und Ausrichtung vor Ort. Der Käufer muss die höchste Dauerbetriebsdrehzahl, mögliche Überdrehzahlen und die vom Maschinenhersteller vorgegebenen Auswuchtanforderungen nennen. Die Wuchtgüte anderer Maschinen darf nicht ungeprüft übernommen werden; Wuchtbereich, Betriebsdrehzahl und Abnahmemethode sind bei der technischen Klärung festzulegen.
3. Wellenbohrung, Passfedernut und Wellenendabstand
Anzugeben sind die Wellendurchmesser `d1/d2`, die nutzbare Wellenzapfenlänge, die Passfedernut oder eine andere Verbindungsart, die Passungsanforderungen, der Wellenendabstand (DBSE) und der zulässige Außendurchmesser. Eine herstellbare Wellenbohrung allein bedeutet noch nicht, dass Festigkeit der Nabe, Passfederverbindung und Demontageraum ausreichen. Bei einem Sonderersatz sind die Wellenenden direkt zu vermessen und nicht nur die bereits verschlissenen Nabenbohrungen; Hinweise dazu enthält die Anleitung zum Vermessen alter Kupplungen.
4. Versatz und Axialversatz
Zu unterscheiden sind der anfängliche Versatz bei der Montage, die thermische Verschiebung im Betrieb und der Axialversatz der Maschine selbst. Rohrleitungskräfte an der Pumpe, ein weicher Maschinenfuß (Soft Foot), thermische Verformung des Ventilatorgehäuses und der Lagerzustand beeinflussen die Warmausrichtung. Sämtliche Grenzwerte richten sich nach der endgültigen Spezifikationszeichnung; der Hinweis, eine „flexible Kupplung richte sich selbst aus“, ersetzt keine fachgerechte Ausrichtung.
Einlamellige, zweilamellige oder Zwischenstückausführung auswählen
| Ausführung | Einsatzkriterien | Besonders zu prüfen |
|---|---|---|
| Einlamellige Ausführung | Kurzer Wellenendabstand (DBSE) und wenig axialer Bauraum | Begrenzter Ausgleich von Radialversatz und höhere Empfindlichkeit gegenüber der Einbauposition |
| Zweilamellige Ausführung | Kombinierter Versatzausgleich erforderlich und ausreichende Baulänge vorhanden | Abstand zwischen den beiden Lamellenpaketen, Axialsteifigkeit und Gesamtlänge |
| Mit Zwischenstück | Zwischenstück muss für Wartungsarbeiten an Pumpe oder Ventilator ausgebaut werden können | DBSE, Ausbaurichtung, Masse des Zwischenstücks und Handhabung vor Ort |
Soll eine Gleitringdichtung gewartet werden, ohne Motor und Pumpe zu versetzen, muss die Länge des Zwischenstücks anhand des tatsächlich erforderlichen Ausziehwegs bzw. Wartungsfreiraums festgelegt werden; sie darf nicht lediglich aus der Gesamtlänge der alten Kupplung abgeleitet werden. Bei einem langen Zwischenstück oder hoher Betriebsdrehzahl müssen Maschinen- und Kupplungsspezialist gemeinsam die dynamischen Eigenschaften des Wellenstrangs prüfen; eine Beurteilung allein anhand des statischen Drehmoments genügt nicht.
Was bei wiederholten Lamellenrissen zuerst zu prüfen ist
Lage und Verlauf der Risse liefern wichtige Hinweise. Risse nahe den Schraubenbohrungen können mit Montage, Verschraubung oder wechselnden Verlagerungen zusammenhängen; ein verdrehtes Lamellenpaket kann auf eine falsche Axialposition hindeuten. Bei gleichzeitig hohen Schwingungen sind außerdem Unwucht, Soft Foot, Lager, Rohrleitungskräfte und prozessbedingte Anregungen zu untersuchen. Vor der Demontage sind Einbaurichtung der Lamellenpakete, Schraubenpositionen und Winkellage der beiden Naben zu markieren; Schwingungs- und Temperaturverläufe sind zu sichern.
Eine Lamellenkupplung eignet sich nicht dazu, starke Stöße, häufige Blockaden oder eine dauerhaft mangelhafte Ausrichtung zu „absorbieren“. Für langsam laufende Antriebe mit hohem Drehmoment und gesicherter Schmierung kann eine Zahnkupplung verglichen werden. Für Förder- oder Brecherantriebe, die Torsionsstöße dämpfen müssen, empfiehlt sich der Beitrag Stahlfederkupplung und Zahnkupplung im Vergleich.
Anfragedaten für die technische Klärung
Einzureichen sind Maschinentyp und Modell, Motorleistung, normale und maximale Betriebsdrehzahl, Anlaufart, Trägheitsdaten von An- und Abtrieb, Wellendurchmesser und Passfedernut, Wellenendabstand (DBSE), zulässiger Außendurchmesser, Anforderungen an Kalt- und Warmausrichtung, Axialversatz, Bedarf an einem Zwischenstück, Ausbauweg für die Wartung, Umgebungstemperatur sowie vorhandene Schwingungs- oder Schadensaufzeichnungen. Im Angebot des Lieferanten müssen Nenndrehmoment, zulässige Drehzahl, Gesamtbaulänge, Wellenbohrung, zulässiger Versatz, Befestigungsvorgaben und Prüfpunkte ausgewiesen sein, damit der Käufer diese Angaben einzeln mit den Anforderungen des Maschinenherstellers abgleichen kann.
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