Kompaktes Kleingetriebe bietet hohe Effizienz bei großer Untersetzung 1

Es ist schon erstaunlich, welches Potenzial in einer uralten Technik stecken kann. Das schon zur Zeit der Windmühlen verwendete, jetzt mit modernen Methoden gefertigte Kronenradgetriebe bringt bis zu 50 Prozent Energieeinsparung. Doch nicht nur das. Klein und ressourcensparend zu konstruieren ist das Motto der Zeit. Dieser Vorgabe entsprechen auch moderne Kleinantriebe. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Einsatzgebieten. Der Spruch „Kleinvieh macht auch Mist“ gilt aber auch hier.

Viele Kleinantriebe bedeuten in Summe eben auch einen stattlichen Energieverbrauch. Aus diesem Grund entwickelte Zeitlauf, der Experte für kleine Antriebe, mit dem modernen EtaCrown-Kronenradgetriebe ein Konzept, das die Verlustleistung im Antrieb minimiert.

Das Kronenradgetriebe wurde schon vor Jahrhunderten in technischen Anlagen wie Mühlen eingesetzt. Ein Einsatz in der modernen Technik scheiterte bisher aber am nicht trivialen Herstellungsprozess.

Als kleine Standardgetriebe für hochdrehende Motoren kommen heute vor allem mehrstufige Planetengetriebe oder Kegel- und Schneckenradgetriebe zum Einsatz.

Dabei bauen Planetengetriebe vergleichsweise groß, während Schneckenradgetriebe prinzipbedingt einen Achsversatz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle haben sowie eine nicht immer gewünschte Selbsthemmung. Zahnräder von Kegelradgetrieben haben Kegelform.

Die Getriebefunktion ist nur dann einwandfrei, wenn sich die Mittellinien der Kegelräder genau in einem Punkt schneiden. Schon Wärmeausdehnung kann die Funktion daher beeinträchtigen. Bei Schneckenradgetrieben dagegen ist die Richtung des Kraftflusses sehr ungünstig.

Das Drehmoment bewirkt in erster Linie eine Zug- beziehungsweise Druckbelastung des Schneckenritzels. Da das Ritzel auf dem Schneckenrad gleitet, wird so je nach Untersetzung bis zu zwei Drittel der eingebrachten Antriebsenergie in Wärme umgewandelt.

Der Motor wie das Getriebe müssen daher größer dimensioniert werden als eigentlich erforderlich. Zusätzlich ist die Schub- und Druckbelastung der Schnecke durch entsprechend dimensionierte Axiallager aufzufangen.

Kronenradgetriebe in der Praxis

Beim modernen Kronenradgetriebe dagegen baut das Antriebsritzel zylinderförmig. Zudem ist es in axialer Richtung auf dem Kronenrad verschiebbar. Wärmeausdehnung oder leichte axiale Toleranzen bei der Montage beeinträchtigen daher Wirkungsgrad und Lebensdauer nicht.

Das Laufverhalten bleibt immer gleich gut. Der Kontakt zwischen Ritzel und Abtriebsrad ist ein reiner Wälzkontakt, es treten kaum Reibungsverluste auf. Der Wirkungsgrad eines Kronenradgetriebes liegt daher auch bei hohen Untersetzungen im Bereich von 90 %.

Die eingespeiste Leistung des Motors steht so fast vollständig der Antriebsaufgabe zur Verfügung. 10 % Verlustleistung gegenüber bis zu 75 % bei herkömmlichen Schneckenradausführungen sind auch bei kleinen Antrieben ein enormes Sparpotenzial.

Oft kann man den Antriebsmotor daher kleiner dimensionieren, das spart Bauraum und Kosten. Ein weiterer Konzeptvorteil der neuen Kleinantriebe sind die Abmessungen und die Bauform.

Da beim EtaCrown der Motor mit Antriebsritzel und die Abtriebsachse in einer Ebene liegen, kann man das Getriebe problemlos spiegelverkehrt einbauen, das spart bei Lagerhaltung und Logistik. Bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von über 85 % bei Zweistufenausführung und über 90 % bei einfacher Ausführung verbessern die neuen Winkelgetriebe den Energieverbrauch.

Bedenkt man dazu, dass in der Industrie derzeit rund 70 % der eingesetzten Energie für Antriebszwecke benötigt wird, summieren sich auch kleine Einsparungen über die Anlagenlebensdauer zu erheblichen Summen.

Ein konkretes Beispiel soll dies illustrieren: Eine Förderanlage mit 20 Antrieben nach dem neuen Konzept konnte die Verbrauchskosten halbieren gegenüber herkömmlichen Getrieben mit Schneckenraduntersetzung.

Umgerechnet lassen sich so mit der jährlich gesparten Energie von 5467 kWh bei je 15 Cent pro kWh über 800 Euro sparen. Der tatsächliche Kostenvorteil über die Lebensdauer durch Wartungsfreiheit, kleinere Netzteile und längere Lebensdauer liegt bei rund 2500 Euro jährlich.

Rechnet man dazu noch die geringeren Verlustleistungen der kleineren Netzteile und speziell bei Anwendungen in klimatisierten Räumen die geringere Kühllast durch weniger Abwärme, verbessert sich die ökologische Bilanz der Kronenradgetriebe weiter.

Je teurer die zugeführte Energie, umso wichtiger ist der effiziente Umgang damit. Da eine batterie- und akkugestützte Stromversorgung mit zu den teuersten Energiequellen gehört, ist gerade bei derart versorgten mobilen Anlagen jedes eingesparte Watt kostbar.

Daher sparen in solchen Einsatzfällen ein bis zwei Antriebe in kurzer Zeit erhebliche Betriebskosten ein – oder ermöglichen sogar erst einen längeren Betrieb.

Resümee: Moderne Kronenradgetriebe vermindern durch reinen Wälzkontakt der Übertragungskomponenten die Verlustleistung und den Verschleiß. Als langlebige, wartungsfreie Getriebe bieten sie über die gesamte Lebensdauer bis zu 50 % Energieeinsparung gegenüber bisherigen Lösungen.

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