Zudem unterstützen die wartungsfreien Maschinenelemente die Realisierung kompakter WKA-Konstruktionen und erweisen sich in der Praxis als ebenso wirtschaftlich wie umweltfreundlich. Sobald es um langsam drehende, oszillierende oder lineare Bewegungen unter hohen mechanischen Belastungen geht, sind die Gleitlager des weltweit tätigen Herstellers erste Wahl.
Gleitlager erobern sich immer mehr Einsatzgebiete in Green-Energy-Anwendungen. Während sie in Hydrotechnik und Stahlwasserbau bereits seit Jahrzehnten zu den bevorzugten Lagersystemen der Anlagenbauer gehören, entdecken nun auch die Konstrukteure und Entwickler der Windkrafttechnik die Vorteile der Gleitlagertechnik. Auslöser dafür sind oft die Probleme, die klassische Wälzlager beim Betrieb von modernen On- und Offshore-Windenergieanlagen verursachen: Wo nämlich längere Stillstandzeiten, häufige Schlaglasten und niedrige Drehzahlen an der Tagesordnung sind, stoßen Wälzlager schnell an ihre technischen Grenzen. Daraus resultiert ein erhöhter Wartungs- und Reparaturaufwand, was jedoch angesichts der ohnehin komplexen Instandhaltung von Windkraftanlagen grundsätzlich unakzeptabel ist. Hinzu kommt ein weiterer Aspekt, der für die Ökobilanz jeder Green-Energy-Anwendung ein K.-o.-Kriterium ist: Die Abhängigkeit von einer externen Schmierstoffzuführung, die per se immer eine potenzielle Umweltgefährdung darstellt.
Die Entscheidung für die selbstschmierenden Gleitlager befreit sowohl die Konstrukteure als auch die Betreiber der Windenergieanlagen von diesen Problemen. Dabei lassen sich die Hochleistungs-Gleitlager überall dort verwenden, wo langsam rotierende, oszillierende oder lineare Bewegungen unter hohen mechanischen Lasten ausgeführt werden müssen. Konkret können Oiles-Gleitlager aus Speziallegierungen oder innovativen Verbundwerkstoffen beispielsweise in den Getrieben, in den Verstellaggregaten der Pitch- und Azimut-Systeme sowie im Bereich der Haupt- und Rotorlager eingesetzt werden. Hier lassen sie sich wegen ihres kompakten Designs sehr einfach in die Konstruktionen einarbeiten und unterstützen zudem die Realisierung gewichts- und materialreduzierter Bauweisen.
In der Praxis sorgen sie aufgrund ihrer tribologischen Vorteile für einen reibungsarmen und effizienten Anlagenbetrieb – auch in Schwachwindzeiten. Vor allem aber gilt: Da sie dank ihrer konstruktiv integrierten Festschmierstoffe selbstschmierend sind, benötigen sie keinerlei Schmiermittelversorgung von außen. Daraus folgt neben dem ökologischen Positiveffekt und der Wartungsfreiheit der komplette Entfall des Kostenblocks für ein zentrales oder dezentrales Schmierstoffsystem.
Gerade unter den Gesichtspunkten der Bauraum- und Gewichtsoptimierung eine echte Empfehlung sind die sehr dünnwandig ausgeführten – und daher extrem leichten – Multilayer-Lager vom Typ Drymet LF. Bei dieser High-Tech-Lösung handelt es sich um ein mehrschichtiges Verbundsystem mit einer Gleitschicht aus einem PTFE-Compound, einer Zwischenschicht aus gleitoptimiertem Sintermaterial und einem Rücken aus Stahl. Das Gleitlager ist in einem Temperaturbereich von -200 bis +280 °C einsetzbar und läuft bei Geschwindigkeiten von bis zu 0,65 m/s absolut schmierungsfrei. Es ist mit einer statischen Flächenpressung von bis zu 49 N/mm2 belastbar und hat einen beachtlichen pv-Wert von 3,60 (N/mm2 ∙ m/s). Der pv-Wert ist die wichtigste Kenngröße für Gleitlager. Sie beschreibt die Wechselwirkung zwischen Gleitgeschwindigkeit und Belastung, und gibt auch Auskunft über die zu erwartende Haltbarkeit des Lagers.
Ein niedriger Reibungskoeffizient und eine hohe Verschleißfestigkeit gehören zu den weiteren Vorzügen des Drymet LF. Erstaunlich ist zudem, dass das Gleitlager trotz seiner dünnwandigen Geometrie mit einer hohen Formbeständigkeit und mechanischen Festigkeit aufwarten kann. Der Hersteller empfiehlt diese Lösung aus seinem breit gefächerten Portfolio daher u. a. für pendelnde und oszillierende Kinematiken, die im Stop-and-Go-Betrieb laufen. Hierbei profitieren sowohl die Konstrukteure als auch die Anlagenbetreiber davon, dass das Drymet LF im Trockenlauf arbeiten kann, sich aber gleichzeitig auch als hydrodynamisches Lager nutzen lässt und außerdem keinerlei Stick-Slip-Effekte versursacht.
Vielseitigkeit auch unter Wasser
Aus einer hochwertigen Bronzeguss-Legierung mit integrierten Festschmierstoff-Depots bestehen die Oiles-Gleitlager der Produktfamilie #500, die sich im internationalen Offshore-Bereich inzwischen einen Namen als tribologisch-kinematische Vielseitigkeitssportler gemacht haben. Ein herausragendes Gleitlager dieser Serie ist das #500SP1-SL464LT, das sich auch für Unterwasser- und Seewasseranwendungen eignet. Nachdem sich dieses Lager mit seinen auffällig grünen PTFE-Schmierstoffdepots inzwischen zigtausendfach in anspruchsvollen hydrotechnischen Anwendungen bewährt hat, kommt es inzwischen verstärkt auch vor den Küsten Europas zum Einsatz. Es ist ausgelegt für hohe statische Belastungen von bis zu 150 N/mm2 und hat einen pv-Wert von 1,65 (N/mm2 ∙ m/s). Exzellente Gleiteigenschaften bei zugleich minimalem Verschleiß bietet es beispielsweise bei kleinen Pendel- und Oszillationsbewegungen und in einem bei Temperaturbereich von -40 bis +60 °C.
Auf der Basis seiner jahrzehntelangen Forschungs- und Entwicklungsarbeit sowie Praxiserfahrung auf dem Gebiet der Gleitlagertechnik hält Oiles inzwischen mehr als 2300 Patente und verfügt über einen großen Fundus an tribologischem und materialtechnischem Know-how. Immer wieder entstehen daraus neue Werkstoffe, Produkte und innovative Sonderlösungen. Vor gar nicht allzu langer Zeit überraschte das Unternehmen die Fachwelt beispielsweise mit den wartungs- und korrosionsfreien Ultraleicht-Gleitlagern der Fiberflon-Serie, die aus einem Phenolharz-Faserverbund mit PTFE-Komponenten bestehen.
Diese Lager, die mittlerweile in verschiedenen Varianten angeboten werden, erweisen sich heute als hochinteressante Leichtbaulösung auch für die Windkrafttechnik. Sie sind traditionellen Kunststoff-Gleitlagern werkstofftechnisch weit überlegen und eine Ideallösung für Low-Speed-Anwendungen (bis 0,15 m/s). Sie überzeugen nicht nur mit ihrem enorm geringen Gewicht, sondern auch mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, einer sehr geringen Quellneigung und einer hohen Beständigkeit gegenüber (Petro-)Chemikalien. In der Praxis halten sie Flächenbelastungen von bis zu 150 N/mm2 stand und punkten mit pv-Werten von 1,20 (N/mm2 ∙ m/s). Außerdem sind sie elektrisch isolierend.
Weltweites Entwicklungsnetzwerk
Hersteller Oiles liefert seine Gleitlager für den Einsatz in der Windenergietechnik in fast jeder gewünschten Größe und Bauform. In den meisten Fällen stehen Buchsen, Flanschbuchsen, Platten und Scheiben auf der Bestellliste der Anwender. Je nach Gleitlagertyp können die Durchmesser der Buchsen, Ringe oder Kalotten dabei von 2,0 bis mehr als 2000 mm reichen. Groß ist zudem die Auswahl möglicher Werkstoffe, denn Oiles verarbeitet neben Bronze, Messing und Stahl auch technische Kunststoffe, Graphit und Verbundmaterialien. Kunden- und anwendungsspezifisch können daher maßgeschneiderte Gleitlagerlösungen mit den optimalen Leistungsparametern – z. B. hinsichtlich Reibung und Verschleiß – entwickelt werden. Darüber hinaus realisiert der japanische Hersteller für die Green-Energy-Branche anwenderspezifische Sonderlösungen ab Losgröße 1 sowie innovative Neuentwicklungen. Hierfür nutzt das Unternehmen sein weltweites Forschungs- und Entwicklungsnetzwerk, in das das Ingenieurteam von Oiles Deutschland in Ober-Mörlen bei Frankfurt am Main fest eingebunden ist. Von hier aus erfolgt auch die Betreuung, Beratung und Versorgung der europäischen Kunden.
Die selbstschmierenden Gleitlager von Oiles sind wie geschaffen für den rauen Einsatz in der Windkrafttechnik. Sowohl in On- als auch in Offshore-Anlagen erweisen sie sich als wartungsfreie und ökologisch unproblematische Dauerläufer, die bauraum- und gewichtsoptimierte Konstruktionen ermöglichen und den wirtschaftlichen Anlagenbetrieb unterstützen. Gerade vor dem Hintergrund des steigenden Kosten- und Wettbewerbsdrucks erkennen daher viele Anlagenbauer diese Gleitlagerlösungen zunehmend als attraktive Alternative zu meist deutlich teureren und wartungsintensiveren Wälz- oder Stahllagern.
Michael Stöcker, freier Fachjournalist, Darmstadt, i. A. der Oiles Deutschland GmbH, Ober-Mörlen
