Gleitlagerlösungen für hydraulische Strömungsmaschinen

Pumspeicherkraftwerk am Edersee

Gleitbuchse aus Permaglide KS P11

Gleitlager mögen auf den ersten Blick unspektakulär wirken, aber sie sind aus dem Maschinen- und Gerätebau nicht wegzudenken. Sie sind präzise Bauteile, die gezielte Funktionen in anspruchsvollen Applikationen erfüllen. Die zur Rheinmetall Automotive AG gehörende KS Gleitlager GmbH hat sich auf Gleitlagerlösungen in anspruchsvollen Anwendungen spezialisiert.

Um gezielt auf die spezifischen Bedürfnisse ihrer Kunden aus unterschiedlichen Branchen wie zum Beispiel Fluidtechnik, Landwirtschaft und Energietechnik einzugehen, hat das Unternehmen am Standort St. Leon-Rot in ein neues Industrial Bearings Kompetenzzentrum investiert,

welches auf umgeformte, dünnwandige Gleitlager aus Verbundwerkstoffen ausgerichtet ist. Zum Industrial Bearings Kompetenzzentrum gehört eine eigene moderne Fertigung, die ausgerichtet ist auf die Losgrößenforderungen des Industriemarktes. In der Fertigung greift man zurück auf das extrem breite Verbundmaterialportfolio (Permaglide und Metall). Ein eigenes Kundenteam steht dort mit seiner Anwendungs- und Produktdesignkompetenz sowie dem großen Gleitwerkstoff Know-how bereit. Gemeinsam mit dem Kunden arbeitet man an intelligenten Gleitlagerlösungen unter anderem auch für Leitschaufeln von Pumpen und Turbinen in Speicherkraftwerken.

Energiegewinnung durch Wasserkraftwerke

Das Pumspeicherkraftwerk ist ein Kraftwerk, welches elektrische Engergie unter Nutzung von Wasser aus einem hochgelegenen Oberbecken in tieferliegenden Turbinen-Generator-Kombinationen erzeugt. Nach dem Durchströmen der Turbine wird das Wasser aus dem Maschinenhaus in das Unterbecken abgeleitet. Aus diesem muss es anschließend wieder in das Oberbecken gepumpt werden. Für den sogenannten Pumbetrieb nutzt das Speicherkraftwerk Zeiten des Überangebotes elektrischer Energie. Die Energieerzeugung im sogenannten Turbinenbetrieb des Speicherkraftwerks erfolgt in Lastspitzenzeiten.

Zur Regelung der Turbinendrehlzahl bzw. zum Einregeln des optimalen Bertriebspunktes verfügt die Turbine über schwenkbare Leitschaufeln im Strömungskanal, welche in Gleitbuchsen gelagert sind.

Eingesetzt dazu werden besonders korrosions- und verschleissresistente Gleitlager, die dauerhaft den Einflüssen von Feuchtigkeit, Schmutz, Vibrationen und heftigen Stößen ausgesetzt sind.

Dauerhaft hohe statische Pressungen und raue Betriebsbedingungen

Tobias Hack, Key Account Manager Industrial Bearings bei KS Gleitlager, erläutert die Herausforderungen beim Einsatz von Gleitlagern in Pumpen und Turbinen: „Durch das strömende Medium wirken dauerhaft hohe Pressungen mit überlagerten hochfrequenten Vibrationen auf die Lager. Das heißt man benötigt hier besonders korrosionsresistente und verschleißfeste Gleitlager. Der Werkstoff darf auf keinen Fall Wasser aufnehmen, da das Gleitlager sonst seine Dimensionen verändern könnte. Daher ist es besonders wichtig, den passenden Werkstoff zur Lagerherstellung einzusetzen.“

Werkstoffqualität der Gleitlager entscheidend

Für die Lagerung von Turbinenleitschaufeln setzt das Unternehmen auf den Gleitwerkstoff KS P11, einen Vertreter der breiten Permaglide-Werkstofffamilie des Hauses KS Gleitlager. Die Gleitbuchsen bestehen aus einem Rücken aus Bronze (CuSn6), einer aufgesinterten, porösen, kugeligen Bronze- Gleitschicht sowie einer in die Poren imprägnierten PTFE-Trockenschmierstoffschicht. Die Werkstoffauswahl orientiert sich streng an dem in dieser Applikation vorherrschenden Umgebungs- und Betriebsbedingungen. So stehen der Bronze-Rücken sowie die Bronze-Gleitschicht für hohe chemische und maßliche Stabilität in feuchter Umgebung. Die PTFE- Schicht sorgt für Verschleissfestigkeit und dauerhafte Leichtgängigkeit aufgrund niedrigen Reibwertes und niedriger Quellneigung. Die Gleitbuchsen aus Permaglide KS P11 ermöglichen aufgrund ihrer Tribo-Performance ein exaktes Verstellen der Leitschaufeln zum Halten des optimalen Betriebspunktes der Turbine. Robustheit und Zuverlässigkeit der Gleitlagerung sorgen für einen störungsfreien Kraftwerksbetrieb und damit für planbare hohe Wirtschaftlichkeit.