gesponsertFlachdraht-Wellenfedern für Konstruktion fluidtechnischer Baugruppen Wellenfedern: Eine Lösung für viele Ventiltypen

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TFC Bochum Technisches Zentrum

Ventile zählen zu jenen fluidtechnischen Komponenten, die in hohem Maße die Performance eines pneumatischen oder hydraulischen Systems definieren. Mit hoher Genauigkeit und Sicherheit sollen sie den Strom flüssiger, pastöser oder gasförmiger Medien regeln, steuern, leiten und ausgleichen. Dazu setzen viele Konstrukteure der Ventiltechnik auf die Wellenfedern aus dem Portfolio von TFC. 

Ventile 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- und 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 sind vor allem wachsende Anforderungen an die Funktionalität, Lebensdauer und Zuverlässigkeit dieser Baugruppen, die derzeit viele Konstrukteure der Ventiltechnik zu uns führen“, berichtet Johannes Lambertz. Er ist Local Manager des Unternehmens TFC, einem 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. 

Wellenfedern für alle Ventilaufgaben

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.

Große Auswahl an Varianten

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. 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.

Herstellungsverfahren

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.
 Gegenüber gestanzten Federprodukten erweisen sich die Lösungen 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 Stahl- oder Metalldraht gefertigt. Sie unterliegen daher – zum Beispiel bei der weiteren Wärmebehandlung – keinem Verformungsrisiko.

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. 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. (anm)

Marco Sturm ist Fachjournalist in Darmstadt.

Weitere Informationen: https://tfc.eu.com/de/

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