Problemlösung für viele Ventiltypen

Flachdraht-Wellenfedern vereinfachen Konstruktion fluidtechnischer Baugruppen

Ventile zählen zu jenen fluidtechnischen Komponenten, die in hohem Maße die Performance eines pneumatischen oder hydraulischen Systems definieren. Mit möglichst hoher Genauigkeit und Sicherheit sollen sie den Strom flüssiger,pastöser oder gasförmiger Medien regeln, steuern, leiten und ausgleichen. Um dies zu gewährleisten, setzen viele Konstrukteure der Ventiltechnik auf die Wellenfedern aus dem Portfolio von TFC. Lesen Sie hier, wie vielseitig sich diese Flachdrahtprodukte einsetzen lassen und welche Vorteile sie gegenüber Runddrahtfedern bieten.

Sie regeln die Ölzufuhr, sie gleichen Überdruck aus, sie steuern Gasströme und vieles andere mehr: Ventile in ihren zahlreichen Bauformen sind aus der Fluidtechnik nicht wegzudenken. Die Hersteller hydraulischer Systeme für die Antriebstechnik sind auf ihre sichere Funktion ebenso angewiesen wie die Anlagenbauer der Dosier- un Mischtechnik, der Mess- und Regeltechnik oder der Energie- und Leitungstechnik – um nur einige Beispiele zu nennen.

Sie alle stellen freilich immer höhere Ansprüche an die Qualität der Ventile. „Es sindvor allem wachsende Anforderungen an die Funktionalität, Lebensdauer und Zuverlässigkeit dieser Baugruppen, die derzeit viele Konstrukteure der Ventiltechnik zuuns führen“, berichtet Johannes Lambertz. Er ist Local Manager des Unternehmens TFC, dem hierzulande führenden Anbieter der ein- und mehrlagigen Smalley- Wellenfedern, die beispielsweise die Realisierung von Druck-, Überdruck-, Öldosier und Kugelventilen erheblich vereinfachen und mitunter viel Freiraum für Innovationen bieten. Da sie nämlich bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddraht- oder Spiralfedern beanspruchen, ermöglichen sie Raumoptimierungen und Miniaturisierungen, die der Konstruktion einer gesamten Hydraulik- oder Pneumatik-Baugruppe zugute kommen können.

Funktionell betrachtet, decken die Wellenfedern von TFC alle Ventilaufgaben ab: Das Öffnen und Absperren, um Durchflüsse zu regeln, das Vorspannen von Kugeln in Kugelventilen, das Ablassen von Druck in Überdruckventilen und anderes mehr. In Pneumatikventilen regeln Wellenfedern also etwa den präzisen Druckluftstrom, während sie in Strömungsventilen den Flüssigkeitsdruck über die lineare Verdrängung eines Kolbens steuern. In Kugelventilen hingegen halten Wellenfedern den Druck auf die Kugeln konstant, sodass sich die Strömungen genau reguliert lassen. Und in Gasdruckventilen nehmen Wellenfedern steigende Kräfte auf – bis ein Verschlussteller weggedrückt wird und der Überdruck entweichen kann.

TFC Local Manager Johannes Lambertz: „Da sich

Wellenfedern aus Federstahl, nichtrostenden

Edelstählen, Superlegierungen,Kupferlegierungen,

Phosphorbronze und Titan fertigen lassen, eignen sie sich

für viele verschiedene Arten von Ventilen“.

Große Auswahl an Varianten

Um möglichst viele fluidtechnische Anforderungen und Bauarten von Ventilen abzudecken, offeriert TFC in seinem Produktsortiment eine sehr große Auswahl an Wellenfedern in vielen Durchmessern und aus verschiedenen Werkstoffen. Bei den Varianten der Baureihen YCM und YCMS handelt es sich beispielsweise um mehrlagige Wellenfedern aus Feder- und Edelstahl, die sehr häufig bei der Konstruktion von Ventilen zum Einsatz kommen. „Diese Wellenfedern laufen auch unter der Bezeichnung Crest-to-Crest® und stehen serienmäßig in Durchmessern von 5,0 mm bis 400 mm zur Verfügung. Sie verfügen über durchgängig gewickelte Mehrfachwindungen und sind in Varianten mit gewellten oder parallelen Enden lieferbar. Mit ihrer Hilfe lassen sich die größten Bauraum-Reduzierungen erreichen“, erläutert Johannes Lambertz.

Hergestellt werden diese Wellenfedern in einem Verfahren, das als No-Tooling-Cost® oder auch Circulair-Grain® bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um eine Variante der Kantenwindungstechnik des US-amerikanischen Herstellers Smalley, mit der sich Wellenfedern in vielen verschiedenen Durchmessern fertigen lassen. Dabei spielt gerade für die Realisierung miniaturisierter Ventile eine große Rolle, dass es das
Verfahren ermöglicht, kleine Wellenfedern mit Durchmessern von nur noch 4,0 mm zu fertigen. „Da sich Wellenfedern zudem aus Federstahl, nichtrostenden Edelstählen, Superlegierungen oder aus Kupferlegierungen, Phosphorbronze und Titan herstellen lassen, eignen sie sich für viele verschiedene Medien und Umgebungen, was für ihren Einsatz in der Ventiltechnik von großer Bedeutung ist“, betont Johannes Lambertz.

  In Überduckventilen ermöglichen die

  Wellenfedern von TFC das

  kontrollierte Ablassen des Drucks.

       Die Konstruktion von Ölventilen für den

       Einsatz in hydraulischen Systemen ist ein

       großes Einsatzgebiet für die Flachdraht-

       Wellenfedern von TFC.

Gegenüber gestanzten Federprodukten erweisen sich die Wellenfedern von TFC auch als vorteilhaft, weil sich ihre Belastbarkeiten, Toleranzen und Federkonstanten genauer spezifizieren lassen. Denn über weite Teile ihres Dehnbereichs steigt die Federkraft einer Wellenfeder gleichmäßig an. Zu bedenken ist überdies, dass es bei der Bearbeitung gestanzter Federn nicht selten zu Ermüdungsrissen, Ungenauigkeiten bei der Federkraft und anderen Problemen kommt. Die Smalley-Wellenfedern werden hingegen aus massivem, gehärtetem und temperiertem Stahloder Metalldraht gefertigt. Sie unterliegen daher – zum Beispiel bei der weiteren Wärmebehandlung – keinem Verformungsrisiko.

Um möglichst viele fluidtechnische Anforderungen

und Bauarten von Ventilen abzudecken, offeriert TFC

in seinem Produktsortiment eine große Auswahl an

Wellenfedern in vielen Durchmessern und aus

verschiedenen Werkstoffen.

Im Dienste der fließenden Medien

Da sich die Auswahl der optimalen Feder bei der Konstruktion ventiltechnischer Baugruppen häufig als das Zünglein an der Waage erweist, bietet TFC über sein Produktprogramm hinaus eine Reihe von Dienstleistungen für Produktentwickler und Konstrukteure an. In der Praxis von besonderer Bedeutung sind dabei der kostenlose Engineering Service des Unternehmens sowie die Bereitstellung kostenloser Wellenfeder-Muster für den Prototypen- und Vorserienbau. Beides sind Angebote, die die Entscheidungsfindung erheblich unterstützen, beschleunigen und vereinfachen.

Bilder: TFC/Smalley                                                                                       Marco Sturm, Freier Fachjournalist, Darmstadt

Entscheidungsfaktor Werkstoff

Bei der anwendungsgerechten Auslegung und Auswahl von Wellenfedern für die Ventiltechnik ist
die Frage nach dem optimalen Werkstoff von zentraler Bedeutung. Neben der Bestimmung
konstruktiver Parameter – etwa dem Bohrungs- bzw. Wellendurchmesser – ist sie von hoher
Relevanz für die kinematische Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer einer fluidtechnischen
Baugruppe. Da die Auswahl des bestgeeigneten Werkstoffs für eine Wellenfeder also einen
maßgeblichen Beitrag für die Qualität der ganzen Baugruppe leisten kann, sollte sie stets im Fokus
der Ingenieure, Konstrukteure und technischen Beschaffer stehen. Insbesondere im Rahmen der
Entwicklung neuer – möglicherweise miniaturisierter – Produktlösungen fällt ihr eine wichtige Rolle
zu. Aus diesen Gründen hat TFC in einem Whitepaper alle derzeit für die Herstellung von
Smalley®-Wellenfedern relevanten Werkstoffe zusammengetragen. Es kann direkt beim
Unternehmen angefordert werden.