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Einstanzmuttern sorgen für sichere Verbindungen bei Ventilatoren

28.10.2008
Prima Klima dank sicherer Verbindungen: In Ventilatoren, die sowohl durch Schwingungen als auch durch Temperaturschwankungen hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, haben sich Einstanzmuttern bewährt. Sie verkürzen zudem den Verarbeitungsprozess.

An nur wenigen Einsatzorten wird die Qualität einer kraftschlüssigen Verbindung derart auf die Probe gestellt, wie in einem Ventilator. Die auf den ersten Blick eher unspektakulär anmutenden Geräte zur Regelung von Luftströmen unterliegen bei genauer Betrachtung jedoch über einen langen Lebenszyklus hohen Beanspruchungen. Betriebsbedingte Schwingungen, chemische Belastungen, klimabedingte Temperaturschwankungen oder korrosive Aspekte zehren nicht nur an den unterschiedlichen Bauteilen, sondern vor allem an deren Schnittstellen.

Beim Ventilatorenhersteller Ziehl-Abegg aus Künzelsau sind seit über 12 Jahren Pias-Einstanzmuttern von Arnold & Shinjo als Verbindungselemente im Einsatz. Das Leistungsspektrum des Ventilatoren-Portfolios umfasst Anwendungen in der Wärme- und Kältetechnik genauso wie Rein-raum-, Agrar- oder Bahntechnik. Speziell in den Rotordimensionen 200 bis 1250 mm zählt Ziehl-Abegg mit einer Wochenproduktion von über 30000 Einheiten zu den Weltmarktführern.

Temperaturschwankungen beanspruchen Ventilatoren

Die Verbindungsspezialisten von Arnold & Shinjo gehören zum weltweit agierenden Würth-Konzern und verfolgen die Philosophie, Verbindungselemente direkt in das Blech zu pressen oder zu stanzen. Wenn die Verbindung später zur Wartung oder Reparatur lösbar sein muss, bieten sich die Einstanzelemente an. Das Einstanzmutter-Schraube-Konzept sorgt dafür, dass die Verbindung problemlos geöffnet und anschließend positionsgenau wieder verschraubt werden kann.

Die Pias-Einstanzmuttern werden bei Axialventilatoren unterschiedlicher Ausprägungen eingesetzt, die vor allem unter Sicherheitsaspekten hohe Qualitätsansprüche erfüllen müssen. Sie zeichnen sich durch ein vergleichsweise hohes Eigengewicht von bis zu 50 kg aus und produzieren unter Umständen entsprechend hohe Ausreißkräfte.

Einstanzmuttern müssen hohen Temperaturstürzen standhalten

Zusätzlich belasten widrige externe Faktoren die Funktionalität des Außenläufermotor-Konzepts. Installiert als Wärmetauscher sind sie beispielsweise am bekannten, 312 m hohen Burj al Arab in Dubai extremen und kurzfristigen Temperaturstürzen von etwa 50 °C in der arabischen Mittagszeit bis zu unangenehmen Minusgraden in der Nacht ausgesetzt.

Konstruktionsbedingt belasten die Schwingungen des Rotors besonders die Verbindungselemente der Motoraufhängung zwischen Ventilator und Gehäuse. Korrosionseffekte in Meeresnähe oder chemische Einflussfaktoren wie Ammoniak in der Landwirtschaft stellen diese Kontaktpunkte vor weitere Herausforderungen. Vielfach in unmittelbarer Nähe von Arbeitsplätzen oder zur Belüftung von besucherintensiven Veranstaltungsplätzen wie Messen oder Stadien angebracht, müssen sie zwangsläufig hohen Sicherheitsanforderungen genügen.

Die Einstanzmuttern haben sich dabei als Verbindungselemente erwiesen, die auch unter extremen Bedingungen weit über den Produktlebenszyklus hinaus sämtliche sicherheitsrelevanten Prüfungen erfolgreich absolvieren. Im Rahmen zerstörender Dauerversuche im eigenen Entwicklungs- und Versuchslabor von Ziehl-Abegg stellten die Verbindungen ihre Leistungsfähigkeit über die gesamte Zeitschiene unter Beweis.

Einstanzmuttern überstehen Zugbelastung besser als Blechperipherie

Eine Versuchsanordnung sah beispielsweise anstatt der betriebsüblichen Druckbelastung eine Belastung der Einstanzmutter unter Zug in Verbindung mit starker Unwucht vor. Während die gestanzte Verbindung stabil überdauerte, riss die Blechperipherie ein.

Dabei ist das Prinzip der Einstanzmutter einfach. Das Verbindungselement wird durch ein standardisiertes Werkzeug lagerichtig an die Verarbeitungsstelle herangeführt und die Mutter positionsgenau eingestanzt. Der Stanzbund stanzt ein Loch in das Blech, anschließend wird das Blech in das Verbindungselement gepresst. Der Stanzabfall wird durch die Matrize abgeführt.

Als entscheidender Wettbewerbsvorteil hat sich für Arnold & Shinjo die Tatsache erwiesen, dass man Ziehl-Abegg gleich die zum Produkt passende Verarbeitungstechnik mitliefern konnte. Die maßgeschneiderte Systemlösung besteht aus Stanzkopf und Matrize. Zusätzlich liefern die Verbindungsspezialisten die notwen-ige Förder- und Steuertechnik. Lediglich das Werkzeug entwickelten die Ventilatorenhersteller selbst.

Bis zu vier Einstanzmuttern in einem Arbeitsgang

Die Kombination ermöglicht einen Verarbeitungsprozess, der bis zu achtmal schneller ist als das vorher eingesetzte Verfahren. Wurde bei der konventionellen Lösung in der Vergangenheit die Mutter einzeln eingenietet, können jetzt bis zu vier Stanzmuttern in einem Arbeitsgang zeitgleich eingebracht werden. Die Verbindungselemente werden über Schläuche an das Werkzeug geführt und dort über einen Multiverteiler an die jeweiligen Stanzköpfe verteilt. Gleichzeitig reduziert der Multiverteiler im System die konventionell benötigten Schnittstellen zum Werkzeug.

Zusätzlich setzt das System Akzente unter qualitativen Aspekten. Einstanzmuttern garantieren hohe Prozesssicherheit. Durch die Verarbeitung im Werkzeug sind erheblich geringere Positionstoleranzen notwendig als bei der Einzelelement-Variante. Die Mutter stanzt sich das Loch selbst und ist daher genau im Bauteil positioniert. Der relative Lochabstand zueinander bleibt stets gleich, es existieren keine Toleranzen zwischen den Muttern untereinander.

Die Verwendung der Pias-Einstanzmuttern hat sich auch an Einsatzorten, die unter hohen Belastungen unterschiedlicher externer Kräfte stehen, bewährt. Bei Ziehl-Abegg sind sie als Systemlösung in Verbindung mit der passenden Verarbeitungstechnik etabliert und zeigen unter Qualitäts- und Kostenaspekten beeindruckende Ergebnisse.

Thomas Idler ist Vertriebsleiter Export bei der Arnold & Shinjo GmbH & Co. KG, 74677 Dörzbach.

Thomas Idler | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/verbindungstechnik/articles/152065/

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