Antriebstechnik

Armaks Drehkolben-Antriebe laufen mit Druckluft und Gasdruck

 22.03.2011,

Die deutsche Antriebsszene wird nicht nur durch Konzerne repräsentiert, sondern auch durch viele mittelständische Spezialfirmen. Dazu zählt auch das schwäbische Unternehmen Armak, dessen Drehkolben-Motoren ausgelegt sind für den Betrieb mit Druckluft und Gasdruck.
Autor: Nikolaus Fecht Pfiffige Landsleute bezeichnet der Schwabe als Käpsele. Dieser Begriff trifft auf Wolf Krisch aus Kornwestheim (nahe Stuttgart) zu. Seine Firma Armak entwickelt Antriebe der besonderen Art. Es handelt sich um Drehkolben-Motoren, die mit Druckluft oder Gasdruck arbeiten.

Gemeinsamer Nenner: Ein Drehkolben baut in dieser Konstruktion das Drehmoment auf, das beim Armak-Druckluftmotor auf die Abtriebswelle am synchron laufenden Dichtungsrotor übertragen wird. Beim Gasdruckmotor dient die Kraftkolbenwelle gleichzeitig als Abtriebswelle für einen Generatorantrieb.

Der Vorteil gegenüber der Druckluftausführung: Die Motoren können mit ungeöltem Medium arbeiten, der volumetrische Wirkungsgrad fällt somit noch besser aus. Krisch: „Der berührungsfreie Lauf der Drehkolben mit engen Spalten und geringen Verlusten garantiert den langen, störungsfreien Dauerbetrieb ohne Stillstandzeiten.“

Die vollkommen geschlossene Motorausführung spielt ihre Vorteile vor allem beim Einsatz in nasser oder rauer Umgebung aus. Die Drehkolbenmotoren eignen sich daher für schwierige, kritische und anspruchsvolle Anwendungen. „Wir haben im Prinzip für jede Antriebsanforderung die richtige Lösung“, erklärt Armak-Geschäftsführer Thomas Rassl. „Dazu verfügen wir über die unterschiedlichsten Antriebsprinzipien.“ Für den selbst entwickelten Drehkolbenantrieb sprechen laut Armak sieben Pluspunkte:

  • lange, wartungsarme Lebensdauer
  • berührungsfrei laufende Drehkolben
  • keine innere Korrosion, kein Ölsumpf
  • vollkommen geschlossenes Motorgehäuse
  • kompakte Bauweise mit beliebiger Einbaulage
  • großer nutzbarer Drehzahlbereich, hohes Anlaufmoment
  • metrischer Flansch und Welle gewährleisten Anbau von Getrieben

Das Steuern der Antriebe geschieht über eine Drossel oder über entsprechend dimensionierte, selbst entwickelte Hand- oder Fernsteuerventile. Dazu unterstreicht Rassl: „Die Motoren lassen sich im Prinzip aber auch mit einem einfachen Schieber oder Kugelhahn steuern. Es gilt: Die Luftmenge regelt die Drehzahl, der Luftdruck das Drehmoment.“

Die Druckluftmotoren arbeiten je nach Ausführung mit einem maximalen Luftdruck von 6 bis 10 bar (im kurzfristigen Einsatz), und es gibt sie für den Leistungsbereich von 2 bis 16 kW (maximal 2600 Umdrehungen/Minute). Sie eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Druckluft bereits zur Verfügung steht sowie für den explosionsgefährdeten Bereich (Atex).

Die Pneumatikmotoren kommen bereits im Bergbau, im Hüttenwesen, in der Chemie-, Papier-, Lebensmittelindustrie, im Maschinenbau, im Schiffsbau oder in der Offshore-Technik zum Einsatz. „Der gängige 16-kW-Motor arbeitet vor allem in Winden“, erklärt Rassl. Die Gasdruckmotoren entstanden später.

Wolf Krisch: „Wir wussten, dass unser Konstruktionsprinzip sich neben Druckluft auch für den Betrieb mit Gasen selbst höherer Temperatur eignen wird.“ Der Vorteil: Es lassen sich kostengünstig viele Bauteile bei Druckluft- und Gasdruckmotoren verwenden. Weil Gasdruckmotoren mit ungeöltem Medium betrieben werden, stand eine innere Umkonstruktion an.

Diese Antriebe laufen daher im Vergleich zu Druckluftmotoren mit höherer Drehzahl. Der typische Druckluftmotor hat seine höchste Leistung bei Drehzahlen unter 1500 Umdrehungen pro Minute. Ein Gasdruckmotor ist für eine Generatordrehzahl von 3000 Umdrehungen pro Minute ausgelegt.

Diese Überlegungen führten schließlich zur Entwicklung der Gasdruckmotoren, die im Prinzip mit den unterschiedlichsten Medien der Kältetechnik mit Betriebsdrücken von 2 bis 15 bar laufen. Als Plus sieht Krisch dabei an, dass es sich um ein geschlossenes, leckagefreies System handelt, sodass eine Vielzahl von Medien infrage kommt.

Noch in der Entwicklung befindliche Armak-Aggregate arbeiten im Leistungsbereich von 2 bis 30 kW. Eine vorhandene Wärmequelle verdampft ein Medium, das dabei hohen Druck aufbaut und zum Betrieb der Gasdruckmotoren geeignet ist.

Krisch: „Um zum Beispiel die Abwärme eines Ottomotors in einem Blockheizkraftwerk zu nutzen, werden die Abgase des Verbrennungsmotors durch einen Wärmetauscher geleitet. Das geeignete Fluid wird genau dosiert und unter dem Betriebsdruck zugeführt und verdampft.“

Industrielle Abwärme wird in Energie umgewandelt

Es lassen sich so Drücke von 6 bis zu 15 bar erreichen, die für den wirtschaftlichen Betrieb der Drehkolbenmotoren als Generatorantrieb ausreichen. Von Armak kommt dazu entweder ein schlüsselfertig entwickeltes System mit Pumpe, Wärmetauscher, Motor und Generator oder die Hauptkomponenten für den Prozess (Fluid-Förderpumpe und Gasdruckmotor).

Diese Technologie nutzt die Abwärme aus Blockheizkraftwerken oder Biogasanlagen, Solarthermie mit Spiegeln oder Kollektoren. Es ist ein sehr umweltfreundliches Verfahren, denn es wandelt industrielle Abwärme, die bisher häufig über Kühltürme vernichtet wird, in Energie um.

„In Biogasanlagen arbeiten üblicherweise Drehstromgeneratoren mit 1 MW Leistung, die über Turbinen angetrieben werden“, erklärt der Fachmann. „Turbinen lassen sich jedoch erst ab 100 kW kostengünstig betreiben. Im Bereich unter 50 kW kommen dagegen laut Krisch Armak-Drehkolbenmotoren infrage.

www.armak-motor.de

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