Houd uw schakelbare koppelingen en remmen koel

Bij het kiezen van een rem of koppeling moet een constructeur rekening houden met talloze factoren en de warmteafvoer is daarbij één van de belangrijkste. De componenten werken immers volgens het principe van mechanisch contact en daarbij treedt onvermijdelijk wrijving op en komt er dus warmte vrij. Een doeltreffende warmteafvoer maakt remmen en koppelingen betrouwbaarder en duurzamer. Bovendien zijn door een verbeterde maatvoering kosten te besparen. Dit artikel biedt enkele aanwijzingen om te helpen bij de besluitvorming.

tekst: Owen Anderson,Tony Griggs,Wichita Company Ltd., Bewdley, UK

foto's: Wichita Company Ltd

Bij het kiezen van een rem of schakelbare koppeling is één van de belangrijkste overwegingen altijd de manier waarop de warmte die tijdens het normale bedrijfontstaat, kan worden afgevoerd. Vanwege de uiteenlopende -en meestal zware- bedrijfsomstandigheden kan het erg moeilijk zijn om koppelingen en remmen, koel en efficiënt te laten werken. Koppelingen en remmen hebben een koeling nodig wanneer tijdens het aangrijpen meer warmte wordt ontwikkeld dan de unit middels convectie kan afgeven. Behalve de toegenomen betrouwbaarheid en levensduur heeft een koeling als belangrijk voordeel dat de rem of koppeling qua maat beter op het toerental, belasting en massatraagheid kan worden afgestemd. De units hoeven dus niet extra groot te zijn om gegeven de warmteafvoer 'aan de veilige kant te zitten'. Hierdoor kan de gebruiker kosten besparen en een kleinere unit kiezen dan anders het geval zou zijn.

Wichita 1

Een andere overweging is de werkcyclus van de koppeling of rem: hoe vaak wordt de unit gekoppeld of ontkoppeld? Van invloed zijn ook de massatraagheid en het toerental tijdens de aangrijping. Veel aangrijpingen met een grote massatraagheid en een hoogtoerental kunnen een sterke warmte-ontwikkeling opleveren.

Voorts mag de ontwerper ook de warmteoverdracht van de primaire aandrijving of installaties niet vergeten, bijvoorbeeld bij ovens in de staalindustrie. De ontwerper moet zich afvragen of de maximale bedrijfstemperatuur van de rem/koppeling door de warmteoverdracht niet worden overschreden. Tenslotte is ook de directe omgeving van belang. Het maakt een groot verschil of een koppeling/rem in Saoedi-Arabië dan wel in Siberië is geïnstalleerd, waar het 's winters regelmatigkouder dan - 40 degr C is.

Deze factor heeft gevolgen voor zowel het gebruikte materiaal (Wichita gebruikt in Siberië koudebestendig giet-staal) als de methode van koeling, vooral in geval van waterkoeling. Een niet goed uitgevoerde en beschermde waterkoeling zou in de hitte van de Arabische woestijn theoretisch kunnen gaan koken, waardoor de aandrijving kan uitvallen. Het andere uiterste is Siberië, waar het koelsysteem kan bevriezen en waar de zomers verrassend heet kunnen zijn. Wanneer bij zulke extreme temperartuurverschillen waterkoeling wordt toegepast, dan moet antivries worden gebruikt, hoewel het water hierdoor minder warmte kan afvoeren. De fabrikant van de koppeling en/of de rem moet bij dergelijke toepassingen al in een vroeg stadium worden betrokken om problemen te voorkomen, die naderhand moeilijk te verhelpen zijn. Om het gemakkelijker te maken ligt een dergelijke installatie vaak erg afgelegen.

Koelsystemen

Er zijn in principe drie soorten koelsystemen:

  • passieve luchtkoeling, zoals Wichita toepast bij de SV- (Standard Ventilated) en LI-koppelingen (Low Interia)
  • dynamische luchtkoeling met ventilatoren, zoals bij de Wichita Mistral-en Modevoremmen voor middelhoge vermogens
  • water/koper-koeling voor de hoogstewarmteafvoer. Hier wordt een warrnteafvoer middels waterkoeling gecombineerd met koperhoudend frictiemateriaal, bestand tegen continuslippen.

Aan de koelere kant van het spectrum vindt u passieve luchtkoeling, waarbij geen hulpmiddelen worden gebruikt. De SV- en LI-units hanteren dit principe. Deze typen worden onder andere toegepast in de mijnbouw en staalindustrie. Hoewel de omgevingstemperaturen extreem kunnen schommelen, raken deze koppelingen door hun goede ventilatie en grote metaalmassa de warmte goed kwijt. Deze units kunnen gemiddeld circa 3-5 kW aan warmte afvoeren.

Wichita 2

Voor middelzware installaties worden remmen met een dynamische luchtkoeling gebruikt, zoals de Wichita Mistral en Modevo. Deze remmen worden veel gebruikt voor het controleren van baanspanning en hebben meestal een eigen ventilator voor de koeling. Bij de optredende toerentallen wordt namelijk veel hitte opgewekt: gemiddeld circa 15 kW.

Dit type koeling zit standaard op de allerzwaarste remmen, zoals KK/SS -Kopper Kool/Spring Set units en de nieuwe AquaMaKKs). Dergelijke remmen zijn onder andere in gebruik in de bosbouw, scheepvaart, mijnbouw, olie-,gas- en mineraalwinning. Bij deze units wordt een gepatenteerde watermantel toegepast in combinatie met koperen slijtplaten, die het vereiste remvermogen leveren en extreem veel hitte kunnen afvoeren. De units kunnen gemiddeld zo'n 1500 kW aan hitte afvoeren.

Ontwerpciriteria

Bij het ontwerpen van Wichita-koppelingen en -remmen is met verschillende manieren van warmteafvoer rekening gehouden. Het gaat om beproefde units, die in talloze veeleisende sectoren worden toegepast, waaronder de papier- en staalindustrie, persen, scharen, mijnbouw, scheepvaart, bosbouw, olie- en gaswinning, dynamo-meters en vele andere. Wichita's standaard koppelbereik gaat van 0,25Nm tot 2 000 000 Nm, maar er zijn nog andere mogelijkheden. Er worden vrij veel units volgens specificaties van de klant gemaakt, die de eigenschappen in de catalogus ruimschoots overschrijden. Door de ruime ervaring en uitgebreide expertise op het gebied van systeemontwerp inclusief berekening van de warmteafvoer voor klanten gekoppeld aan een eigen testlaboratorium kan Wichita voor elke wens van de klant meteen optimale oplossing komen.

www.at-aandrijftechniek.nl

Bron: Aandrijftechniek April 2010