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Der Betriebsleiter 4/2015

Der Betriebsleiter 4/2015

Kleine Ursache –

Kleine Ursache – große Folgen Wälzlager-Plagiate erschweren Inbetriebnahme eines neuartigen Destillationsapparates Peter Kohl Dass es gerade bei Wälzlagern Plagiate gibt, ist bekannt. Ein Praxisbericht zeigt, welche Folgen der unwissentliche Einbau eines gefälschten Wälzlagers haben kann – und welche Maßnahmen empfehlenswert sind, um den Kauf und Einbau von Plagiaten zu verhindern. Peter Kohl, Team Leader Mechanical Drives, European Technology Center, NSK Deutschland GmbH, Ratingen Original Immer wieder machen Vernichtungsaktionen von gefälschten Wälzlagern Schlagzeilen. Die Hersteller treiben die Erkennung und Zerstörung von Plagiaten auch deshalb voran, weil sie die Anwender vor Schaden bewahren und ihren eigenen guten Ruf schützen wollen: Ein frühzeitiger Lagerausfall wirft ein schlechtes Licht auf die Produktqualität und Ziel der Markenhersteller ist es ja gerade, solche Ausfälle zu vermeiden. Projekt: Entwicklung eines neuen Destillationsapparates Fast alle Nutzer von gefälschten Wälzlagern setzen diese unwissentlich ein. Der Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik der TU Dortmund (Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen) zählt zu den Wälzlager-Anwendern, die auf diese Weise geschädigt wurden. Im Rahmen seiner Promotion entwickelt Dipl.-Ing. Daniel Sudhoff eine Destillationsanlage, die sich grundsätzlich von den in Europa gebräuchlichen Kolonnen unterscheidet: „Das Grundkonzept besteht darin, die Destillation durch Rotation zu unterstützen, indem sie in einer Art Zentrifuge stattfindet. Man baut quasi im Radius statt in die Höhe und nutzt zusätzlich die Fliehkräfte.“ Dieses Verfahren bietet nicht nur den Vorteil, dass es sehr viel weniger Bauraum benötigt. Der Destillationsprozess läuft auch intensiver ab, weil die Rotation die Separation unterstützt. Die Verweilzeit im Trennapparat kann erheblich reduziert werden. Zudem lassen sich der Prozess und seine Trennleistung durch gezielt eingebrachte Turbulenzen und variable Drehzahlen beeinflussen. Die zentrifugale Destillation ist im Prinzip bekannt und wird im ostasiatischen Raum auch schon angewendet. Aber es gibt kaum wissenschaftliche Veröffentlichungen darüber und die europäische Chemieindustrie zögert – nicht zuletzt wegen der fehlenden Erfahrungen – mit der Anwendung. Die TU Dortmund möchte der Industrie mit ihrem Projekt den „Einstieg“ in diese Technologie erleichtern. Daniel Sudhoff: „Wir wollten eine Technikumsanlage bauen und gemeinsam mit Industriekunden Versuche fahren sowie parallel den Prozess mathematisch beschreiben, um seine Möglichkeiten und Grenzen auszuloten.“ Da die zu untersuchende Technologie in Asien schon gebräuchlich ist, lag es nahe, bei diesem Projekt mit einer namhaften chinesischen Universität zu kooperieren, die auf diesem Gebiet bereits Erfahrungen sammeln konnte. Aus demselben Grund wurden die chinesischen Kollegen mit dem Bau einer Technikumsanlage beauftragt, die gemeinsam geplant wurde. Daniel Sudhoff: „Ziel war der Bau einer dreistufigen, modular aufgebauten Anlage mit einem Rotordurchmesser von ca. 90 cm, die nicht mehr Platz beansprucht als ein Container oder eine Garage.“ Unangenehme Überraschung bei der Inbetriebnahme Die Technikumsanlage Bild 1 wurde in den ersten Monaten des Jahres 2011 geplant. Anschließend begann der Bau, und im Februar 2012 reiste Daniel Sudhoff zur Abnahme nach China. Im November 2012 fand der Aufbau in Dortmund statt – zunächst ohne Peripherie. Schon bei einem der ersten Testläufe der Anlage traten Probleme auf: Nach etwa zwanzig Minuten gab es im Antriebsstrang deutlich hörbare Klopfgeräusche, obwohl der Antrieb nur mit halber Drehzahl lief. Daniel Sudhoff: „Als Antrieb kommt ein 5 kW-Motor zum Einsatz, der über Keilriemen mit der zentra- 8 Der Betriebsleiter 4/2015

TITEL I FERTIGUNGSTECHNIK 01 Bei der Inbetriebnahme dieser neuartigen Destillationsanlage hatte man mit den Wälzlagerplagiaten zu kämpfen Was tun gegen Plagiate? Welche Konsequenz sollte ein Maschinen- oder Apparatebauer aus diesem Fallbeispiel ziehen? Bei der Beantwortung dieser Frage muss man bedenken, dass im beschriebenen Fall das Projekt „nur“ zeitlich verzögert wurde – so ärgerlich dies auch ist. Wenn solche gefälschten Lager in sicherheitsrelevanten Anwendungen zum Einsatz kommen, könnten die Folgen sehr viel gravierender sein. Wenn der Anwender die Lieferkette beeinflussen kann, sollte er bei zuverlässigen Quellen, sprich bei den Vertriebspartnern der Wälzlagerhersteller, ordern. Das Beispiel zeigt auch, dass die Bemühungen der Lagerhersteller, gegen Plagiate vorzugehen, im Sinne der Kunden und Anwender sind. NSK hat sich u. a. der World Bearing Association (WBA) angeschlossen und unterstützt die Anwender bei der Identifizierung gefälschter Wälzlager. len vertikalen Welle verbunden ist. Die Welle läuft mit maximal 750 min -1 ; sie wird unten durch ein Kugellager und oben durch zwei Kegelrollenlager gestützt, die auch axiale Kräfte aufnehmen.“ Zeitraubende Ursachenforschung Die erste Vermutung der Ingenieure lautete, dass sich bewegte Teile berührten. Daraufhin wurden die Rotoren abgebaut, das Klopfen aber blieb. Somit musste der Antrieb selbst die Ursache sein, und auch dieser wurde demontiert. Doch weder die Verfahrenstechniker noch Kollegen vom Maschinenbau-Institut der TU Dortmund konnten die Ursache für die Klopfgeräusche finden. Immerhin waren die Ingenieure aber jetzt auf der richtigen Spur, denn sie bauten die Wälzlager aus und Daniel Sudhoff suchte den Kontakt zum Hersteller NSK. Nach Bereitstellung einiger Daten wurden als erste mögliche Ursachen ein Konstruktionsfehler und eine Verspannung der Kegelrollenlager ausgemacht. Daraufhin wurde das Design angepasst und die Kegelrollenlager wurden mit einer größeren Lagerluft versehen. Aber nachdem der Antrieb wieder zusammengebaut und einem Testlauf unterzogen wurde, konnte man keine wesentliche Verbesserung feststellen. Als ein Testlauf des Antriebs ohne Zentrifuge dann eine Temperaturerhöhung der Welle bis auf 80°C bereits nach anderthalb Stunden ergab und die Welle vermutlich aufgrund der Wärmeausdehnung festlief, rückte die Qualität der oberen Kegelrollenlager vom Typ HR 30322J in den Blick. Ergebnis: Plagiat von minderer Qualität Daniel Sudhoff machte Detailaufnahmen der Lager und schickte sie in die NSK-Europazentrale in Ratingen. Sehr schnell kam von dort die Rückmeldung: Bei allen Lagern handelt es sich eindeutig um Plagiate, die nicht aus der NSK-Fertigung stammen. Die Fälscher haben sich immerhin mit der Optik große Mühe gegeben – bis hin zum NSK-Schriftzug, der täuschend echt aussieht. Am ehesten ist der Unterschied zwischen Original und Fälschung noch an der Bearbeitungsqualität einzelner Lagerkomponenten zu erkennen (Bilder 2a + 2b). Und selbst die Verpackung derartiger Plaigiate ist ein „Fake“ (Bild 3). Daniel Sudhoff orderte über einen NSK- Vertriebspartner neue Lager und baute sie ein. Testläufe vor dem Zusammenbau der kompletten Anlage zeigten: Die Temperatur von Lagern und Welle blieb auch nach neun Stunden Dauerbetrieb unterhalb der Umgebungstemperatur – Grund dafür sind die wesentlich höhere Qualität bei Werkstoff und Verarbeitung der Original-NSK-Lager. Die Kühlung des Antriebs konnte nun ihre Funktion ausspielen, und Klopfgeräusche waren nicht mehr zu hören, das Problem war also gelöst. Außerdem läuft der gesamte Antrieb jetzt deutlich leiser als zuvor. Fazit Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Einsatz des gefälschten Lagers zu ärgerlichem Zeitverlust bei der Untersuchung des neuen Destillationsverfahrens geführt hat. Daniel Sudhoff: „Für unseren Partner in China war der Vorfall sehr unangenehm, denn in diesem Fall hat sich ein weit verbreitetes Vorurteil gegen die chinesische Industrie bestätigt. Dabei handelt es sich um eine renommierte Universität, mit der auch europäische Chemiekonzerne gern kooperieren. Die Plagiate wurden mit Sicherheit nicht absichtlich eingesetzt.“ Literaturhinweis: Sudhoff, D.; Lutze, P.; Górak, A.: Multi-Stage Counter-Current Rotating Packed Bed for Distillation, AIChE Spring Meeting: Conference Proceeding, 2013, San Antonio, USA Bilder: Aufmacher Fotolia; 1-3 NSK www.nsk.de Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit 02a+b Original (links) und Fälschung (rechts): Um das Lager auf den ersten Blick als Plagiat zu erkennen, muss man schon Produktspezialist sein 03 Die Plagiatoren geben sich Mühe: Selbst das Einschlagpapier ist gefälscht Der Betriebsleiter 4/2015 9

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