rotarX Schleifringe für Windenergieanlagen
Die Anforderungen an die Auslegung von Schleifringen stellt unsere Konstrukteure besonders im Bereich der Windkraftanlagen vor große Herausforderungen in den Bereichen hohe Präzision und Betriebssicherheit. Innerhalb der Windkraftanlagen werden Drehübertragungen für verschiedene Anwendungen eingesetzt: Leistungsübertragung des Generators, Spannungsversorgung der Antriebe der Rotorblattverstellung, Signalübertragung von Dehnungsmessstreifen innerhalb der Flügelblätter, Blitzschutz und natürlich die weitere Datenübertragung zwischen allen rotierenden Systemen.

Innerhalb der Windkraftanlagen kommen den Schleifringen verschiedenste sicherheitsrelevante Aufgabenstellungen zu, welche in höchstem Maße die Verfügbarkeit und Effizient der Maschinen beeinflussen. rotarX Schleifringe werden daher speziell für solche Einsätze konzipiert und können besonders in den Bereichen Leistung und Qualität entsprechende Unterschiede bieten. Die windkraftspezifischen Anforderungen in Sachen Schock und Vibration, extreme Temperaturunterschiede und möglichst wartungsfreie Auslegung sind ebenfalls grundlegender Bestandteil unserer Konstruktion.

Kennen Sie schon unseren Schleifring-Konfigurator?

Die verschiedenen rotarX Schleifring-Serien sind optimiert für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete. Wir unterstützen unsere Kunden für maßgeschneiderte Lösungen. Alle Produkte lassen sich individuell an die Applikationen anpassen, um Ihnen so einen Mehrwert zu bieten. Premium Engineering Schleifring-Lösungen.

Innovative Schleifringe für On- und Offshore-Windkraftanlagen

Anspruchsvolle Umgebungsbedingungen und der Wunsch nach einer langen Lebensdauer der Schleifringe führen zu immer neuen Lösungen für die Anlagenhersteller. Einige Beispiele hierfür sind spezielle seewasserbeständige Gehäuse aus Kunststoff oder Edelstahl, welche mit umfangreichen Salzsprühnebeltests auf die Verwendung für Offshore-Windkraftanlagen auf Tauglichkeit überprüft werden. Hierbei erfüllen wir die Kriterien der Korrosionsschutzklasse C4H. Beim C4H-Test wird das Material 720 Stunden durchgehend mit salzhaltigem Sprühnebel besprüht.

Oder spezielle Materialien für Ringe und Büsten, welche mit Hilfe einer speziellen Golddrahttechnologie den langlebigen und störungsfreien Betrieb der Anlagen gewährleisten. Auch unsere Glasfaser-Schleifringe bzw. Lichtwellendrehübertrager bieten entscheidende Vorteile für moderne Windkraftanalgen – auch abseits der schnelleren Datenübertragung.

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Vorteile von rotarX Schleifringen

  • kompakte Abmessungen
  • robuste Konstruktion
  • hohe Verfügbarkeit und geringe Standzeiten
  • Betriebstemperaturen von -40°C bis +60°C
  • extrem lange Lebensdauer durch Golddrahttechnologie
  • modularer Aufbau und flexible Anpassung an unterschiedliche Anlagentypen
  • einfache Installation
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Schleifringe für YAW-Control, Pitch-Motoren, Generatoren & Co.

Schleifringe sorgen für eine gleichmäßige Übertragung von Energie und Signalen, zum Beispiel von den festen Kabeln der Gondel auf die sich drehenden Teilen der Nabe. Sie werden aber auch in nahezu allen anderen Bereichen und Bauteilen eingesetzt, von YAW-Control, über den Generator und das Getriebe, bis hin zur Pitch-Regelung. Schließlich basiert das gesamte Konzept der Windenergie auf Rotation.

Schleifringkonstruktionen bestehen meist aus Metallen und Graphit- oder Edelmetalldrahtbürsten, die mit dem Außendurchmesser des sich drehenden Metallrings verbunden sind. Während der Drehung werden elektrische Signale über die Bürste übertragen. Zudem gibt es sog. hybride Pneumatik-Liquid Schleifringe bzw. elektrische Drehdurchführungen, welche die Übertragung von Fluiden, Druck, Energie, Signalen und Daten kombinieren, was gerade bei platzkritischen Anwendungen für Windkraftanlagen eine Menge Platz sparen kann und den Wartungsaufwand reduziert. Das ist zum Beispiel dann wichtig, wenn neben Strom auch Hydraulikflüssigkeit übertragen werden soll, oder eine Rückführung von Lecköl und Rücklauföl benötigt wird, etwa für die Pitch-Motoren der Rotorblätter (Azimutmotoren).

Modularer Aufbau

Die Anforderungen und die Komplexität der Schleifringe unterscheiden sich stark nach den unterschiedlichen Anlagentypen. Während Kleinwindanlagen mit wenig Sensorik ausgestattet sind und verhältnismäßig geringe Leistungen übertragen werden müssen, liegt der Fokus in diesem Bereich besonders auf ökonomischen Lösungen mit kompakten Bauformen. Bei Multi-Megawatt-Anlagen hingegen sind die Anforderungen im Bereich von Leistungsübertragung und auch im Bereich der Datenübertragung für die verschiedenen BUS-Systeme (Profibus, Profinet, CANopen, Ethernet 100 Base Tx) deutlich höher. Aus diesem Grund sind die rotarX Schleifringe modular aufgebaut und können je nach Anlagentyp ausgelegt werden, um eine optimale Integration zu gewährleisten.

Schleifring mit Encoder

Durch die Kombination von Drehverbindung und Positioniertechnik kann dem Anlagenbetreiber ein entsprechender Mehrwert angeboten werden. Die Montage verschiedenster Drehgeber auf den Schleifringen ermöglicht neben der reinen Übertragung zusätzlich die Positionserfassung der rotierenden Teile. Hierfür stellen wir in unseren Schleifringen multifunktionale Befestigungsmöglichkeiten für Drehgeber zur Verfügung, welche mit den je nach Anlagentyp geforderten Encodertypen bestückt werden können.

Integration der Schleifringe in Windenergieanlagen

Auch im Bereich der Einbindung innerhalb der Anlagen versuchen wir unseren Kunden eine Vielzahl von Möglichkeiten zu bieten. Individuelle Kombination von Leistungs- und Datenleitungen, Anpassung von Flanschmaßen und Bohrlöchern, Integration von Steckverbindern, Integration von Heizungselementen und individuelle Kabeltypen und Kabellängen sind nur einige Beispiele hierfür. Gemeinsam mit unseren Kunden senken wir durch Plug-and-Play-Lösungen das Fehlerrisiko während der Montage und stellen somit den reibungslosen Einbau sicher.

Neue Schleifring-Technologien für moderne Windkraft

Die Entwicklungen im Bereich Industrie 4.0 und die zunehmende Integration von Sensorik innerhalb der Anlagen stellen auch die Hersteller von Schleifringen vor neue Herausforderungen. Speziell die Datenübertragung innerhalb der industriellen Netzwerke entwickelt sich rasant und durch den Einsatz von passiven optischen Drehübertragern können wir hier entsprechende Lösungen anbieten. Neben sehr hohen Datenraten ist auch der wartungsfreie Einsatz ein Vorteil von Lichtwellendrehübertragern.

Glasfaser-Schleifringe für Windkraftanlagen überzeugen durch hohe Verfügbarkeit und ein hohes Sicherheitslevel. SIL 3 wird zunehmend von der Nachfrage nach SIL 4 abgelöst, die noch höhere Anforderungen an Dinge wie die Redundanz einer Windkraftanlage stellt. Hier haben Glasfaser-Schleifringe, neben der schnelleren Übertragung sicherheitsrelevanter Daten, einen weiteren entscheidenden Vorteil. Ein herkömmlicher Schleifringkörper verschleißt, da die Bürste auf dem Ring reibt.

Bei Lichtwellenleitern entfällt diese Reibung aufgrund der kontaktlosen Übertragung. So erreicht ein Glasfaser-Schleifringe eine Lebensdauer von 200.000.000 Umdrehungen und mehr, während ein Standard-Schleifring “nur” etwa 30.000.000 Umdrehungen erreicht. Der Glasfaser-Schleifring ist somit kein Verschleißteil mehr. Das unterstützt die Zuverlässigkeit und Redundanz der Windkraftanlage, während Kosten und Wartungsaufwand reduziert werden. Gerade bei Offshore-Anlagen ist ein möglichst geringer Wartungsaufwand entscheidend, da jegliche Reparaturen deutlich aufwender und kostenintensiver als bei Onshore-Anlagen sind. Zudem sind Glasfaser-Schleifringe auch noch platzsparender und leichter, da kein Kupfer oder Edelmetall für die Übertragung genutzt wird. Dieser Gewichtsvorteil ist im Offshore-Bereich zudem interessant, da die Gehäuse der Schleifringe oft etwas schwerer sind als bei Onshore-Anlagen. Auf offener See kann nämlich kein Aluminium verwendet werden, da es nicht für die salzige Seeluft geeignet ist. Deshalb greift man zu Edelstahl oder Kunststoff, was etwas schwerer ist.

B-COMMAND bietet mit seiner rotarX-Schleifringfamilie ein breites Spektrum an Lösungen für den Bereich Windkraftanlagen an. Dazu gehören ebenfalls Schleifringe mit Hohlwelle für elektro-hydraulische Pitchsysteme, welche die Durchführung von Kabeln und Hydraulikleitungen durch den Freiraum im Inneren ermöglichen.

Die modulare Auslegung der Drehübertrager und die Anpassung an die Anlagen stehen für uns im Vordergrund. Gern erstellen wir auch für Ihre Anforderungen eine individuelle Lösung. Wir freuen uns auf das Gespräch mit Ihnen.

Kosten der Schleifringe für die Windenergie senken

Die hohe Wahrscheinlichkeit, dass viele Schleifringe kundenspezifisch angepasst werden müssen, bedeutet, dass große Aufträge die Stückkosten erheblich senken werden. Die qualifizierten Arbeitskräfte, die für die Konstruktion kundenspezifischer Baugruppen benötigt werden, machen die Preisunterschiede hauptsächlich von der Stückzahl und nicht von der geschätzten jährlichen Nutzung der Anlage abhängig. Außerdem muss der Kunde umfassende Informationen über die Konstruktionsspezifikationen des Geräts bereitstellen, bevor der Hersteller einen genauen Kostenvoranschlag machen kann.

Elektrische Aspekte

Der Energiebedarf hat den größten Einfluss auf den Preis von Schleifringen für Windkraftanlagen. Ein gewöhnlicher Schleifring für eine 600-Watt-Anlage kann für 500 Euro gekauft werden, während der Schleifring für eine 20-Kilowatt-Anlage 100.000 Euro und mehr kosten kann. Je höher der Leistungsbedarf ist, desto größer sind die Schaltkreise, die Bohrung, die Bürsten und die elektrische Isolierung. Auch die Dichte der Schaltung einer Windkraftanlage wirkt sich stark auf den Preis des Schleifrings aus, da eine komplexe Schaltung eine größere Bohrung erfordert. Jedoch sollte bei der Kalkulation vor allem berücksichtigt werden, wie viel Wartungsarbeiten sie sich durch langlebige und verschleißarme Schleifringe sparen können, wie stark eine gute Pitch-Regelung und YAW-Steuerung die Effizienz und Lebensdauer der Anlage erhöhen und wie vor allem moderne Schleifringkörper, welche die Leistungs- und Signalübertragung mit Drehdurchführungen für Druckluft, Gas und Fluiden kombinieren, entscheidende Kosten und Platz sparen können.

Der Kabelbaum

Dieses Merkmal ist das am meisten kundenspezifisch gefertigte Teil eines Schleifrings, da die Bürsten- und Mittelleitungen unterschiedliche Kabelbäume benötigen können. Kundenspezifische Anpassungen sind bei diesem Teil üblich, da jeder Draht des Schaltkreises einen eigenen Strom und ein eigenes Signal führen kann. Außerdem benötigen einige Drähte möglicherweise Ummantelungen für eine zusätzliche Isolierung oder Steckverbinder, die ein einfaches Anbringen und Abnehmen ermöglichen.

Größe der Bohrung

Eine größere Bohrung erhöht normalerweise den Preis eines Schleifrings. Allerdings kann auch eine geringere Bohrungsgröße den Preis erhöhen, wenn dafür weniger Teile benötigt werden. In einigen Fällen kann die Bohrung größer sein, als es die Schaltung erfordert. Bei einigen Windkraftanlagen muss der Schleifring beispielsweise auf eine größere Welle passen oder zusätzliche Leitungen für Flüssigkeiten erhalten (hybride Drehdurchführung).

Gehäuse

Die Kosten eines Schleifrings werden auch durch die Art des Gehäuses beeinflusst, die wiederum vom vorgegebenen Montagewinkel abhängt. Bei einer vertikalen Montage kann ein einfaches Gehäuse genügen, um das Gerät maximal vor äußeren Einflüssen zu schützen. Schleifringe, die unter einem hydraulischen Drehgelenk befestigt werden, benötigen möglicherweise ein ummanteltes Gehäuse, um sie vor den durch das Drehgelenk fließenden Medien zu schützen.

Produktübersicht für alle Schleifringe

Informieren Sie sich über die verschiedenen Schleifringe in unserer aktuellen Übersicht. Übertragungstechnik für komplexe industrielle und sicherheitsrelevante Anwendungen bilden den Kern unseres Lieferprogrammes. Alle Produkte lassen sich individuell an die Applikationen anpassen um Ihnen so einen Mehrwert zu bieten. Kompakte Schleifring-Lösungen – Hochwertige Übertragung vom Daten, Leistung & Medien. Davon möchten wir Sie gern überzeugen.

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