Kurzfassung: Power im Kanal und grüner Stromlieferant Vier Anwendungen demonstrieren leistungsstarke Vielseitigkeit Als "Universalgenie" bezeichnet Dagmar Dübbelde vom Antriebsexperten DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. den Druckluftmotor und nennt aus dem Stegreif ...

[DEPRAG - 27.02.2012] Bewährte Druckluftmotoren verblüffend innovativ


Power im Kanal und grüner Stromlieferant

Vier Anwendungen demonstrieren leistungsstarke Vielseitigkeit

Als "Universalgenie" bezeichnet Dagmar Dübbelde vom Antriebsexperten DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. den Druckluftmotor und nennt aus dem Stegreif vier spannende Beispiele für seine Anwendung. Mit einem Fräsroboter kämpft er sich als kompaktes Kraftpaket durch den Schmutz im Kanalrohr. Einem verblüffenden Transportgerät verleiht der Luftmotor enorme Kräfte. Im explosionsgefährdeten Bereich optimiert er als ATEX konformer Bremsmotor eine Fassentleerungsanlage. Ganz "grün" kommt er als innovativer Turbinengenerator GET bei der Energierückgewinnung daher, erzeugt gar aus kleinen Prozessgasmengen Strom.

Seit 30 Jahren steigt die globale Temperatur unaufhaltsam an. Forschung und Industrie ringen darum, mit Innovation dem Klimawandel entgegenzutreten. Im Versuchslabor der DEPRAG macht der Prototyp des Turbinengenerators GET (Green Energy Turbine) Furore, der bislang ungenutztes Prozessgas auch in kleinen Mengen energetisch nutzbar macht. Das ehrgeizige Projekt ist jetzt soweit ausgereift, dass es mit geeigneten Partnern erprobt werden kann. DEPRAG Geschäftsführer Dr. Ing. Rolf Pfeiffer: "Mit unserer Entwicklung können in einer kleinen, dezentralen Rückgewinnungsanlage auch geringe Mengen von Restenergie im Leistungsbereich von 5 bis 20 Kilowatt in Strom umgewandelt werden."

Der innovative DEPRAG Turbinengenerator basiert auf dem Prinzip einer Expansionsturbine. GET stellt eine kompakte Einheit aus einer Turbine und einem für diese Anwendung entwickelten Generator dar. Ohne den dazugehörigen Schaltschrank ist er nicht viel größer als eine Schuhschachtel und kann nach dem "Plug
Earn Prinzip" dezentral dort eingesetzt werden, wo Gas entweder ungenutzt den industriellen Prozess verlässt oder von einem höheren Druckniveau auf ein niedrigeres gebracht wird.

Das Gas strömt in die Turbine ein, wird durch Düsen gepresst und beschleunigt. Wenn es auf die Beschaufelung der Turbine trifft und umgelenkt wird, gibt es seine Energie ab. Die kinetische Energie wird im Generator in elektrische umgewandelt. Turbine und Generator stellen eine kompakte Einheit dar, sie besitzen eine gemeinsame Welle. Die Folge: Dreht sich die Turbine, dreht sich gleichermaßen auch der Rotor des Generators – Strom entsteht!

Auf die sprichwörtlichen Tugenden des Druckluftmotors – seine unverwüstliche Robustheit und seine enorme Leistungsdichte – schwört Helmut Pfeifer, Anwendungstechniker bei der Bodenbender GmbH, die seit 30 Jahren im Bereich der Kanalinstandhaltungstechnik tätig ist. Während früher bei Kanalarbeiten aufgerissene Fahrbahndecken das Bild bestimmten, machen heute moderne Sanierungskonzepte Baggerarbeiten überflüssig. Das defekte Kanalrohr wird nicht ausgetauscht sondern saniert.

Dazu wird ein Fräsroboter vom Typ EU Robot 150 aus dem Hause BRM GmbH in Biebergmünd über den Kanalschacht in das defekte Rohr eingesetzt. Der Fräsroboter beseitigt Ablagerungen, begradigt Muffenübergänge, fräst einragende Stutzen ab und entfernt Wurzeleinwüchse. Unermüdlich läuft im Fräskopf des Roboters ein DEPRAG Druckluftlamellenmotor, der auch unter widrigsten Arbeitsbedingungen nicht versagt. Er ist nur 118 mm lang und 57 mm breit. Bei einer Leistung von 600 W, einem Nennmoment von 0,95 Nm und einer Drehzahl von 12.000 Umdrehungen pro Minute ist diese Maschine perfekt für den Einsatz auf kleinstem Raum. Anlagentechniker Helmut Pfeifer: "Die Leistungsfähigkeit dieses kompakten Antriebs ist unübertroffen."

Nach den Fräsarbeiten erfolgt die eigentliche Reparatur. Ein mit speziellem Harz präparierter Inlinerschlauch wird in das defekte Rohr eingebracht. Heißes Wasser läuft durch den Schlauch und bringt die Harzschicht zur Reaktion. 90 Minuten später ist sie so fest, dass die Sanierung des speziellen Kanalabschnitts beendet ist. Es müssen durch den Fräsroboter nur noch die bei diesem Vorgang verklebten Einläufe im Rohr vorsichtig geöffnet werden.

Mit nur einer Hand tonnenschwere Papierrollen bewegen, Eisenbahnwaggons mühelos hin- und herschieben, ja sogar Flugzeuge im Hangar rangieren, klingt wie Zauberei ist aber mit dem "Easy Roller" möglich. Er heißt so, wie er wirkt. Bis zu 100 Tonnen manövriert ein Mensch ohne großen Kraftaufwand mit diesem unscheinbaren Rollentransportgerät.

Eine tonnenschwere Kabelrolle soll bugsiert werden. Dazu wird der "Easy Roller" vor der Kabeltrommel in Position gebracht. Er fährt auf zwei Gummirollen, über denen die Antriebsgummirolle des Geräts positioniert ist. Die vordere Fahrrolle wird von Federn gegen die Antriebsrolle gepresst, zur hinteren besteht zunächst ein Freiraum. Betätigt nun der Mitarbeiter den Manövrierventilgriff, läuft ein Druckluftmotor an und setzt über eine Kette die Antriebsrolle in Bewegung.

Was passiert? Die Antriebsrolle überträgt die Bewegung auf die vordere Fahrrolle, der "Easy Roller" bewegt sich jetzt in Richtung Kabeltrommel. Gleichzeitig wird das Manövriergerät niedergedrückt, dabei entsteht jetzt auch Kontakt von der Antriebsrolle zur hinteren Fahrrolle und überträgt dort das Drehmoment für die Vorwärtsdrehung. Ist der Anpressdruck der Antriebsgummirolle, die immer stärker gegen das Objekt reibt, groß genug, wird das Drehmoment auf die Kabelrolle übertragen – sie bewegt sich und rollt!

Auch in diesem verblüffenden Gerät sorgt ein Druckluftmotor für den kraftvollen Antrieb. Der DEPRAG Druckluftlamellenmotor aus Edelstahl entwickelt eine Leistung von 1,2 kW. Bei einer Länge von 218 mm und einem Durchmesser von 100 mm wiegt er nur 9,1 Kilogramm. Er dreht rechts laufend, verfügt über eine Leerlaufdrehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute und sein Nenndrehmoment beträgt 500 Nm. Für Andreas Hufmann, Geschäftsführer der Easy Roller GmbH in Feucht, kam nach Abwägung aller Fakten nur ein Lamellenmotor in Frage.

Eine gute Figur macht der Druckluftmotor auch im explosionsgefährdeten Bereich. Ein spezieller Bremsmotor erfüllt die Explosionsschutzauflagen der ATEX Richtlinie 94/9/EG. Ein Gesamtsystem bestehend aus Druckluftmotor, Haltebremse und Getriebe wurde für die Firma Beer Fördertechnik, die seit 30 Jahren Anlagen der Schüttguttechnologie fertigt, konstruiert. Das Antriebssystem mit integrierter Bremse optimierte eine Beer-Anlage für staubarme Fassentleerung von toxischen Produkten mit einem Ladevolumen bis maximal 200 kg.
Heraus kam ein ATEX konformer Bremsmotor, der heute zum Standardprogramm der DEPRAG Edelstahlmotoren gehört. So funktioniert das System in der Fassentleerung: Ein Fass wird mit Druckluftmotorkraft bewegt, der Kipp- und Entleerungsvorgang beginnt. Am höchsten Punkt, dem Totpunkt, schaltet der Luftmotor ab, die Bremse kommt zum Einsatz und hält die Position.

Die integrierte Haltebremse besteht aus drei Bremsscheiben, einer Druckfeder und einem Kolben. Sie wird separat über eine Druckluftleitung angesteuert. Wenn der Druck über 3 bar liegt, ist die Federkraft geringer als die Druckkraft – die Bremsscheiben sind unbelastet und der Luftmotor kann frei drehen. Fällt der Druck unter 3 bar, ist die Federkraft größer als die Druckkraft – die Bremsscheiben werden aneinander gepresst und der Druckluftmotor ist blockiert. Ein Sicherheitsventil verhindert, dass verbleibende Druckluft in der Leitung zu unsachgemäßer Reibung der Bremsscheiben führen kann. Ein kompaktes Planetengetriebe, das dem Drehmoment- und Drehzahlwunsch des Kunden angepasst dimensioniert ist, komplettiert das System.

Die DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. befasst sich seit Jahrzehnten mit Druckluftmotoren und ihren vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Produktmanagerin Dagmar Dübbelde fasst die Vorteile aus ihrer Sicht zusammen: "Druckluftmotoren – das ist bewährte Technik, auf deren Grundlage immer wieder innovative zukunftsorientierte Produkte, wie z.B. der Turbinengenerator zur Energierückgewinnung, entstehen. Zudem kommen diese robusten Druckluftmotoren immer dann zum Einsatz, wenn ein überlastsicherer, leistungsstarker Antrieb benötigt wird und herkömmliche Motoren nicht mehr weiter drehen".