Die Überholfreiläufe von RINGSPANN sind kompakte undwartungsarme Einbaukomponenten, mit denen sichganze Maschinen oder einzelne Aggregate hybrider An-triebsstränge ein- und auskuppeln lassen. Dabei erfolgtdas Einkuppeln mit Drehmomentübertragung im Mitnah-mebetrieb des Freilaufs, das Auskuppeln mit Drehmo-mentunterbrechung hingegen im Leerlaufbetrieb. Beidesgeschieht völlig ohne zusätzliche (und teure) Regel- oder

Mit seinen Überholfreiläufen bietet RINGSPANN den Konstrukteuren hybrider Antriebssysteme im Maschinen- und Anlagenbau eine ebenso unkomplizierte wie zuverlässige Schaltkupplungs-Lösung.Ohne aufwendige Steuerungstechnik lassen sich mit diesen einbaufertigen Komponenten die Dreh-zahlunterschiede zwischen Elektro- und Verbrennungsmotoren regulieren oder verschiedene Motoreneines Antriebsstranges wechselweise ein- und auskuppeln. Lesen Sie hier, wie die Hersteller von Kranen,Turbinen und Gebläsen die Überholfreiläufe von RINGSPANN für die Realisierung hybrider Antriebs -systeme einsetzen.

Smarte Schaltung zwischen den Motoren

Steuerungstechnik, denn der Überholfreilauf ist eine reinmechanische Funktionsbaugruppe. Sie kann als platzspa-rende und sichere Schaltkupplung verwendet werdenoder auch zur Regulierung voneinander abweichenderDrehzahlen von Elektro- und Verbrennungsmotoren in ge-meinsamen oder parallelen Antriebssträngen. Der Einsatzvon Überholfreiläufen in solchen hybriden Antriebssyste-men ist im Maschinen- und Anlagenbau inzwischen weitverbreitet.

Hybride Antriebslösung: Überholfreiläufe vonRINGSPANN kuppeln die Abtriebswelle (Out-put) der Energie-Rückgewinnungs-Turbinemit der Antriebswelle (Input) des Sekundär-antriebs. (Bild: ©CPN/Fotolia)

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Schalten, kuppeln, regelnIm Bereich der Freiläufe gilt RINGSPANN als Weltmarktführer und versorgt derzeit etwa 6.000 Kunden rund um den Globusmit diesen Maschinenelementen zur Realisierung von Rücklaufsperren, Überhol- und Vorschubfreiläufen in der Antriebstech-nik. Prinzipiell bestehen Freiläufe aus einem inneren und einem äußeren Ring mit zwischenliegenden Klemmelementen. Inder einen Drehrichtung besteht keine Verbindung zwischen Innen- und Außenring (Leerlauf); in der Gegenrichtung hingegensorgen die Klemmelemente für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Innen- und Außenring (Mitnahmebetrieb).

Die Überholfreiläufe von RINGSPANN können in der industriellen Antriebstechnik zum Schalten, Kuppeln und Drehzahl re-gulieren eingesetzt werden.

Zwischen Turbine und PumpeIn vielen Anlagen der Hydro- und Kraftwerkstechnik gehö-ren beispielsweise Energie-Rückgewinnungs-Turbinen(ERT) zu den Standardaggregaten. Dabei handelt es sichum ein- oder mehrstufige Pumpen oder Turbinen, die demZiel dienen, den Wirkungsgrad und die Effizienz der Anla-gen zu optimieren. Zu diesem Zweck nutzt eine ERT denEnergieüberschuss fluidtechnischer Prozesse, um damitüber eine Wellenverbindung ein benachbartes System an-zutreiben. Das heißt: Anstatt den in einem verfahrenstech-nischen Prozess aufgebauten Flüssigkeitsdruck über einDruckminderventil anschließend wieder zu drosseln – wastrivial und verschwenderisch wäre – greift die ERT diese„gespeicherte“ Energie aus dem System ab und führt sieder weiteren Nutzung zu. Auf diese Weise entsteht ein hy-bride Antriebslösung, bei der ein beachtlicher Teil der ur-sprünglich eingespeisten Energie erhalten und an einezweite Verwendung übertragen wird. Und wie funktioniertdieser Energietransfer? Eben mit Hilfe eines Überholfrei-laufs, der die Abtriebswelle (Output) der Energie-Rückge-winnungs-Turbine mit der Antriebswelle (Input) desSekundärantriebs kuppelt. „Dabei fällt dem Freilauf die Auf-gabe zu, die empfangende Seite – das kann ein zweiterMotor sein – zu entlasten, da er ja mit einer geringerenEnergie angetrieben werden muss“, erläutert Thomas Heu-bach, der Leiter der Freilauf-Sparte von RINGSPANN. In derPraxis setzen viele Konstrukteure dafür beispielsweise die

RINGSPANN-Gehäusefreiläufe der Baureihen FH oder FKhGmit hydrodynamischer Klemmstückabhebung oder aberdie Komplettfreiläufe der Baureihe FB mit verschiedenenKlemmstück-Typen ein.

Zwischen Antrieb und ExpanderEin weiterer Fall, bei dem die hybride Antriebstechnik imDienste des Energie-Recyclings steht, ist der Bau von Ex-pandern zur Umwandlung der thermischen Energie heißerRauchgase in mechanische Kraft. Solche Expander kom-men unter anderem in den petrochemischen Anlagen derFluid Catalytic Cracking-Technologie zum Einsatz und er-möglichen es, die gewonnene Thermopower zum mecha-nischen Antrieb eines Generators oder eines Regenerator-Luftgebläses zu nutzen. Meist profitiert der Expanderselbst wieder von der rückgeführten Energie, weil sie zurUnterstützung seines Hauptantriebs eingesetzt wird. Aufdiese Weise verbessert sich seine Energiebilanz erheblich.„Bei solchen Anwendungen sitzen unsere Überholfreiläufezwischen der Heißluftturbine des Expanders und seinemHauptantrieb, der je nach Anlagentyp ein Elektro- oder Ver-brennungsmotor sein kann. Sobald der Hauptantrieb eineThomas Heubach

Leiter der Sparte Freiläufevon RINGSPANN GmbH

Komplettfreiläufe der Baureihe FB von RINGSPANN für den Einsatz in hybriden Antriebssystemen.

bläse wechselweise von einem, zwei oder sogar drei Elek-tromotoren angetrieben. Dabei übernehmen zwei An-triebe – je nach Leistungsbedarf solo oder im Duo – dieHauptarbeit, während ein dritter Motor nur für den lang-samen Lauf bei Reparaturen oder Revisionen eingesetztwird. Die Aufgabe der Überholfreiläufe besteht dann darin,die Motoren automatisch und bedarfsorientiert am Venti-lator des Gebläses an- und abzukuppeln. RINGSPANN lie-fert für diese Anwendungen meist seine Gehäusefreiläufeder Baureihe FH oder auch Komplettlösungen – soge-nannte Smart Solutions – bestehend aus Freiläufen undÜberlastkupplungen.

Eng verwandt mit der Gebläseanwendung ist ein weitererEinsatzfall, bei dem die Überholfreiläufe mit Gehäuseebenfalls die wechselweise Zu- oder Abschaltung der Mo-toren übernehmen: Die hybriden Antriebssysteme vonSaugzug-Ventilatoren. Hierbei werden meist Elektromoto-

höhere Drehzahl erreicht als der Expander, kuppelt derFreilauf die beiden Aggregate voneinander ab“, so RING-SPANN-Spartenleiter Thomas Heubach. Um es den Kon-strukteuren der Expander so einfach wie möglich zumachen, liefert RINGSPANN seine Überholfreiläufe nichtnur als einbaufertige Komponenten, sondern alternativauch als Bausätze. In einem solchen Fall kann der Kundedie Wellen sowie Freilaufelemente (Innen-/Außenringe,Klemmstücke, Lager etc.) raumoptimiert in seine Bau-gruppe – zum Beispiel ein High-Speed-Getriebe – hineinkonstruieren. „Das setzt allerdings voraus, das umfassendesKnowhow auf dem Gebiet der Freilauftechnik vorliegt“,sagt Thomas Heubach.

Zwischen Haupt- und NebenantriebWeit verbreitet ist der Einsatz der Überholfreiläufe vonRINGSPANN in den Antriebssystemen von großen Geblä-sen – zum Beispiel im Tunnel- oder Bergbau. Das könnenhybride Lösungen sein oder auch Systeme mit Motorender selben Gattung. Häufig werden diese mächtigen Ge-

Weit verbreitet ist der Einsatz der Überholfreiläufevon RINGSPANN in den Antriebssystemen von gro-ßen Gebläsen – zum Beispiel im Tunnel- oder Berg-bau. Das können hybride Lösungen sein oder auchSysteme mit Motoren der selben Gattung. (Bild: ©eaumstocker/Fotolia)

Für den Einsatz in Energie-Rückgewinnungs-Turbinen (ERT) setzen vieleKonstrukteure beispielsweise die RINGSPANN-Gehäusefreiläufe der Bau-reihe FH mit hydrodynamischer Klemmstückabhebung ein.

RINGSPANN GmbH, Bad Homburg, 27.06.2019

tor, die gemeinsam oder wechselweise den Kran antreiben.Mal leistet der Dieselmotor die Arbeit und der Elektroan-trieb dient als Generator – in diesem Fall kuppelt der Frei-lauf den Antriebstrang zusammen. Übernimmt aber derElektromotor das Kommando und der Diesel pausiert, sokuppelt der Freilauf den Antriebstrang aus. Im Schiffbauermöglicht der Einsatz von Überholfreiläufen ein Umschal-ten von Dieselantrieb auf elektromotorische Fahrt imHafen – leise, präzise und umweltschonend.

Bei RINGSPANN beobachtet man seit geraumer Zeit einendeutlich Trend zu mehr Hybridantrieben in vielen Berei-chen des Maschinenbaus und der industriellen Fahrzeug-technik. Spartenleiter Thomas Heubach ist zudem derfesten Überzeugung, „dass die hybride Antriebstechnik ein stark wachsender Markt für unsere Überholfreiläufe ist.Vor allem weil durch die relativ einfache Mechanik äußerstsmarte Lösungen entstehen, die sehr einfach zu warten ist,da sie völlig ohne Elektronik auskommen.“

Übrigens: Die gesamte Auswahl der Freiläufe von RING-SPANN findet sich im aktuellen Webshop-Angebot des Un-ternehmens unter www.ringspann.de .

ren mit Leistungen von 400 kW und 800 kW im Solo- oderDuo-Betrieb oder auch in Kombination mit Verbrennungs-motoren verwendet. Die Gehäusefreiläufe von RINGSPANNbefinden sich zwischen dem Saugzug-Ventilator und denMotoren und kuppeln vollautomatisch den jeweils arbei-tenden Antrieb mit dem Lüfter. „Dabei verhindern die inden Freiläufen integrierten Elektromagnet-Bremsen einMitschleppen des stehenden Antriebs“, betont RING-SPANN-Spartenleiter Thomas Heubach. Wird darüber hi-naus ein Trudelantrieb für das langsame Drehen zurAbkühlung des Rotors beigestellt, kommt ein weitererÜberholfreilauf mit fliehkraftabhebenden Klemmstückenvom Typ Z zum Einsatz. Er kuppelt bei niedriger Drehzahlein und schaltet in den Freilaufmodus, sobald die Anlageihre Betriebsdrehzahl erreicht.

Zwischen Diesel und ElektroÜberaus anschauliche Beispiele für den Einsatz von Über-holfreiläufen in hybriden Antriebssystemen findet sichauch im Kran- und im Schiffbau. In Mobil-, Stapel- und Con-tainerkranen sind es meist ein Diesel- und ein Elektromo-

Anschauliche Beispiele für den Einsatz von RINGSPANN-Überhol-freiläufen in hybriden Antriebssystemen findet sich auch im Kran-und im Schiffbau. In Mobil- und Containerkranen sind es meistein Diesel- und ein Elektromotor, die gemeinsam oder wechsel-weise den Kran antreiben. (Bild: ©bannafarsai/Fotolia)