Drehkränze - Zahnbruch

Drehkränze einer Windkraftanlage

Führungs- und Positioniersysteme werden bei einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt, wie z.B. zur automatischen Öffnung von Zugangstüren, bei Baggern im Bergbau und sogar bei der Steuerung großer Kräne, sowie bei der Ausrichtung von Turbinen und deren Rotorblätter in Windparks.

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Mechanismen, die eine Bewegungsübertragung zwischen den einzelnen Komponenten ermöglichen: Hebelsysteme, Rollensysteme, mit/ohne Riemen, Radsysteme, Zahnradsysteme, usw. Im Hinblick auf die Räderwerke handelt es sich dabei in der Regel um Zahnräder (Ritzel-Zahnkranz), wobei, wenn diese zusammengefügt werden, nach Betätigung eines der Räder, die dadurch ausgelöste kreisförmige Bewegung auf die anderen Räder übertragen wird.

Unabhängig von der Art der verwendeten Räderwerke, ihrer Bauart oder Anwendung (schrägverzahnt, geradverzahnt, zylindrisch, kegelförmig usw.) erzeugen diese stets Spannungen im Getriebe und beanspruchen dieses, was zu Ausfällen aufgrund von Zahnbruch und/oder Verschleiß der Kontaktfläche führen kann. Die Ursachen für solche Ausfälle sind sehr vielfältig, aber ihre Folgen führen in den meisten Fällen zu einem noch größeren Schaden am System und beeinträchtigen unmittelbar den angemessenen Betrieb der Anlagen.

In den Fällen, in denen ein Zahnbruch die Funktionsfähigkeit des Übertragungssystems (Ausrichtung) stark beeinträchtigt, hat die für die Instandhaltung zuständige Fachkraft die Möglichkeit, das beschädigte Element, den Zahnkranz und/oder die Ritzelgruppe, komplett auszutauschen und gegen ein neues Bauteil zu ersetzen. Diese Vorgänge können jedoch heikel, zeitaufwendig und kostspielig sein, da sie eine Lieferung neuer Bestandteile, die Demontage anderer betroffener Teile, eine Anmietung von Kränen und die Entstehung indirekter Kosten aufgrund der nicht einsatzfähigen Windkraftanlagen mit sich bringen.

Für die Wiederherstellung beschädigter oder gebrochener Zähne hat iZanda Portable Machine Tools mechanische Lösungen entwickelt, die auf einer mechanischen Bearbeitung vor Ort und der anschließenden Montage eines Teils des Zahnkranzes im beschädigten Bereich basieren. Mithilfe von tragbaren Maschinen und Werkzeugen, die an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst sind, führen die Mechaniker einen Eingriff in die Anlage selbst durch (Drehkranz: Turbinen, Kräne, Bagger…usw), um anschließend ein Ersatzstück mit denselben geometrischen und mechanischen Eigenschaften wie dem ursprünglichen Element dort anzubringen und zu befestigen.

Diese Lösung kommt nicht nur bei komplettem Zahnbruch, sondern auch in den Fällen zur Anwendung, in denen die Zähne des Zahnkranzes folgende Probleme aufweisen:

• Verschleiß und Abnutzung, wodurch die Zahndicke verringert und das Hüllprofil verändert werden,
• Grübchenbildung an den Zahnflanken, Lochfraß und andere plastische Verformungen,
• Risse oder Spalten im Zwischenzahnbereich aufgrund von Belastungskonzentrationen.

All diese Situationen stellen Probleme für das allgemeine Giersystem dar und sind eindeutige Anzeichen für einen drohenden Zahnbruch. Aus diesem Grund kann die Wiederherstellung von Drehkränzen des Führungs- und Positioniersystems sowohl als Korrektur- als auch als Präventivmaßnahme zur Verlängerung der Nutzungsdauer dieser Anlagen betrachtet werden.

Durch die Lösung unter Anwendung der mechanischen Bearbeitung vor Ort werden die Nachteile und Hauptprobleme vermieden, die beim Schweißen auftreten, wie z.B. Abweichungen in der Geometrie des reparierten Zahns, schlechte Haftung mit dem Grundmaterial, das Entstehen von Poren oder Verzerrungen in der Geometrie sowie Änderungen der mechanischen Eigenschaften, die durch die thermischen Auswirkungen des Schweißvorgangs verursacht werden, usw…

Auf diese Weise, und ohne dass irgendein Teil der Anlage abmontiert werden muss, ist eine schnelle und zuverlässige Reparatur möglich, durch die die Nutzungsdauer der beschädigten Zahnkränze verlängert und auch ein standardmäßiger Austausch eventuell gebrochener Zähne in dem selben Bereich schnell und effizient ermöglicht werden.