Cool testen

Kühltechnik – Wasserkühlkörper von CTX sollen einen entscheidenden Beitrag zur Temperaturunempfindlichkeit von Stirnradgetrieben für den Einsatz in Klimakammern leisten.

30. April 2019
Cool testen
Die Kühlplatten aus Aluminium mit eingepressten Kupferrohren sind Sonderanfertigungen und vollständig an die Getriebekontur angepasst. (© CTX)

von Mark Stöcker, Vertrieb, CTX Thermal Solutions, Nettetal

Um sicherzustellen, dass Produkte auch bei großer Hitze, extremer Kälte oder hoher Luftfeuchtigkeit voll funktionsfähig sind, werden sie Langzeittests in Klimakammern unterzogen. Die Temperaturspanne beträgt dabei in der Regel zwischen –40 und 150 Grad Celsius. Werden etwa Elektromotoren in einer solchen Klimakammer getestet, benötigen sie einen Antrieb, der auch unter den dort herrschenden Umgebungsbedingungen zuverlässig und dauerhaft funktioniert. Solche Sonderantriebe entwickelt und fertigt die Tandler Zahnrad- und Getriebefabrik. Das in Bremen ansässige Familienunternehmen ist spezialisiert auf die Produktion applikationsspezifischer, hochpräziser Standard- und Sondergetriebe sowie Zahnräder und Verzahnungsteile.

Bei den Elektromotorentests in der Klimakammer kommen eigens zu diesem Zweck konzipierte Stirnradgetriebe zum Einsatz. Diese Getriebe mit parallelen An- und Abtriebswellen sind bei Tandler typische Sonderlösungen, die nicht auf dem Standardprogramm basieren. Sie eignen sich für hohe Drehmomente und Drehzahlen bei kleinem Bauraum. Zudem sind sie robust, überlastbar und außerordentlich unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen.

Optimale Kühllösung

Für Unempfindlichkeit gegenüber sehr hohen wie auch besonders niedrigen Temperaturen sorgen zwei spiegelbildlich an den seitlichen Gehäuseflächen des Getriebes angeordnete Wasserkühlkörper vom Typ Superplate – gefertigt vom italienischen Hersteller Pada Engineering, geliefert vom Handelshaus CTX Thermal Solutions aus Nettetal.

Die 510 x 870 x 25 Millimeter großen Kühlplatten aus Aluminium mit eingelassenen Kupferrohren sind Sonderanfertigungen und vollständig an die Getriebekontur angepasst. Die in exakt gefräste, u-förmige Nuten in der Aluminiumplatte eingepressten Kupferrohre besitzen einen Außendurchmesser von 12 und eine Wandstärke von 0,9 Millimetern.

Ein Spezialkleber aus leitendem Harz schließt mögliche thermische oder mechanische Unterbrechungen und damit eine Beeinträchtigung der Wärmeableitung aus. Für einen idealen Sitz der Rohre sind alle Auflageflächen der Platten mit seitlichen Löchern passend gefräst. So ergibt sich eine Ebenheit von 0,01 Millimetern pro 150 Millimeter und eine Rauheit von Ra

Die Verbindungen berücksichtigen die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe und bilden einen sehr guten Wärmekontakt. Sie liegen absolut dicht auf und ermöglichen eine hohe Lebensdauer. Die aktive Kühlrohrlänge pro Kühlkörper beträgt 4.346 Millimeter. Bei einer Wassereintrittstemperatur von 20 Grad Celsius und einem Wasserdurchfluss von zwölf Litern pro Minute lassen sich damit pro Platte rund zehn Kilowatt Wärmeleistung abführen.

Alternativen im Angebot

Neben der von Tandler eingesetzten gängigen Superplate-Variante mit eingepressten Kühlschlangen aus Kupfer in einer Platte aus der Aluminiumlegierung AlMgSi0,5 führt CTX weitere Modelle im Programm: Zur Ableitung besonders hoher Wärmemengen kann die Kühlplatte auch aus Kupfer bestehen, mit kernlochgebohrten oder extrudierten Kühlkanälen. Bei einem Einsatz aggressiver Kühlmedien bieten sich zudem Kühlrohre aus Edelstahl an. Die Rohrbögen liegen bei Größenordnungen von 30,5 bis 90 Millimetern und können wahlweise innerhalb oder außerhalb der Platten liegen.

Entsprechende Verbindungselemente wie Krümmer in verschiedenen Radien sowie unterschiedliche Anschlüsse stehen zur Verfügung. In jedem Fall dienen seitliche Verschraubungen der Realisierung des Wasserkreislaufs. Sie können in ihrer Ausführung ebenfalls applikationsspezifisch angepasst werden, ein Beispiel sind spezielle Anschlüsse zur Montage. Ebenso ist es möglich, auf Kundenwunsch 1/4-, 1/2- oder 3/4- Zoll-GAS-Verbindungen an die 10-Millimeter-Rohrendungen anzulöten.

Für Tandler wurden Messingblöcke mit 1/2-Zoll-GAS-Ein- und Ausgangsgewinden in die Platte integriert. Es sind jedoch auch alle anderen gängigen Innen- und Außengewindeanschlüsse erhältlich. Um den individuellen Anforderungen maximal zu entsprechen, lässt sich ein derartiges Kühlsystem mit Kanälen in Parallel-, Reihen- und gemischter Ausführung auslegen.

Welche Materialien, Anschlüsse und Technologien letztendlich eingesetzt werden, hängt wesentlich von Kriterien wie Wärmeleitfähigkeit, Gewicht, Kühlmedium und nicht zuletzt dem Preis ab. Dabei erlaubt die weitestgehende Standardisierung von Materialien und Geometrien die schnelle und kostengünstige Realisierung praxisgerechter Lösungen.

Auf einen Blick

- CTX Thermal Solutions ist Spezialist für projekt- und anwendungsspezifische Kühllösungen wie die beschriebene bei Tandler.

- 25 Jahre Erfahrung und hohe technische Kompetenz in Entwicklung und Vertrieb von Kühllösungen.

- Handelshaus mit außergewöhnlich breitem Angebot an Kühlkörpern und -konzepten.

www.ctx.eu

www.tandler.de

Wärme fernhalten

Neben der Kühlplatte als zentralem Element besteht ein Superplate-Flüssigkeitskühlkörpersystem üblicherweise zudem aus Zirkulationspumpe, Ausgleichsbehälter und Wärmetauscher. An Tandler wurden allerdings ausschließlich die Wasserkühlkörper geliefert, da das System beim Endanwender in einen übergeordneten Kühlkreislauf eingebunden ist. Dabei dienen die Kühlkörper nicht nur zum Kühlen des Getriebes, das eine maximale Betriebstemperatur von 100 Grad Celsius erreicht.

Bei hohen Umgebungstemperaturen halten sie auch die umgebende Wärme von den Getrieben fern und bei tiefen wärmen sie das Getriebe vor. Damit sorgen sie für eine Unempfindlichkeit des Getriebes gegenüber extremen Temperaturen in der Klimakammer. Zudem erlauben die Kühlplatten auf der getriebeabgewandten Seite die Anbringung weiterer kundenseitiger Komponenten.

»CTX bietet zeitnahe Lösung, Fertigung und Auslieferung.«

— Clemens Lebert, Leiter Konstruktion, Tandler

Bei der Auslegung der Kühlplatten wurde Tandler umfassend von CTX betreut und beraten. »Früher fertigten wir die wesentlich einfacher aufgebauten und kleineren Kühlplatten noch in Eigenregie«, erklärt Clemens Lebert, Leiter der Konstruktion bei Tandler, und ergänzt: »Doch bei den letzten größeren Projekten entschieden wir uns dann für die Unterstützung durch CTX. Da wir vorwiegend im Projektgeschäft zu Hause sind, sind wir auf eine sehr zeitnahe Lösungserarbeitung, Fertigung und Auslieferung durch unseren Partner angewiesen.« mk

Erschienen in Ausgabe: 03/2019
Seite: 32 bis 33