Energieeinsparung, Energieeffizienz

Gleß ContactEngineering bietet Dienstleistungen im Bereich Energieeinsparung wie z.B. Systemoptimierungen zur Minimierung der Kontakt-Reibung (die Reduzierung des Energieverbrauchs durch verringerte Reibung, die Reduzierung des reibungsbedingten Energieverbrauchs) und des Werkzeug-Verschleißes.

Die Minimierung der Kontakt-Reibung reduziert die Verlustleistung (Energieeinsparung) und die Erwärmung des Systems.  In der Regel reduziert sich zudem der Verschleiß wie auch die Bildung von Abrasions- oder Verschleißpartikeln und damit die Verunreinigung des Schmierstoffs bzw. eine Verringerung der Staub-/Feinstaubbelastung der Umgebung.

Für die ganzheitliche Betrachtung steht zunächst die Systemanalyse und Spezifikation des Gesamtsystems im Fokus. Dies beinhaltet die Betrachtung der technischen Funktionen des Systems, der Eingänge wie auch der Ausgänge (Bilanz inkl. Energiebilanz). In einem weiteren Schritt werden die Einflüsse und die Wechselwirkungen bewertet.

In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen können verschiedene Verschleißmechanismen oder Versagensmechanismen auftreten. In der Regel können diese durch das geeignete Design und den Betrieb innerhalb der als zulässig definierten Randbedingungen ausgeschlossen werden.

Für ein robustes Design müssen die Einflüsse, deren Streuungen und Auswirkungen bekannt sein und bewertet werden. Dabei gilt es auch Wechselwirkungen und Überlagerungen zu berücksichtigen.

Challenge: Neben der Umwelt profitiert auch der Anlagenbetreiber, i.d.R. ist eine Projektfinanzierung aus Ersparnissen/Einsparungen möglich.

 

Aktuell durchgeführte System-Optimierungen sind

Untersuchung und Optimierung der Tribologie der Bodenbearbeitung in der landwirtschaftlichen Bodenbearbeitung und für Tunnel- und Erdbohrungen. Ziel ist die Energieeinsparung, die Minimierung des Energiebedarfs und des Werkzeug-Verschleißes, sowie die Minimierung der Maschinen- und Bodenbeanspruchungen.

Es wurden beispielsweise Reibwerte und Verschleißintensitäten untersucht  in Abhängigkeit von

  • Werkstoff, Hartmetallapplikation, Beschichtung
  • Oberflächenbeschaffenheit bzw. Oberflächenstrukturierung
  • Überlagerung von Bewegungen
  • Menge und Art von „Kühl-Schmierstoffen“ zur Minimierung der Reibung und des Energiebedarfs, sog. „Supraschmierung“ bzw. „Super-Lubricity“
  • Kombinationen von verschiedenen Arbeitsgängen
  • Nutzung von Nachschärfeeffekten und Selbstschärfeeffekten durch Tragestruktur und tribologisch optimierte Hartschicht

 

Reibwert-Ermittlung auf der schiefen Ebene als Grundlagenuntersuchung für die Energieeinsparung

Reibwert-Ermittlung auf der schiefen Ebene

Der einfachste Versuchsaufbau bestand aus einer schiefen Ebene. Dieser Aufbau diente der Abschätzung der Reibwerte unter verschiedenen Randbedingungen.

Sehr gut veranschaulichen lassen sich bei diesem einfachen Versuchsaufbau die Adhäsion (das Anhaften der Erde auf dem Werkzeug/der Schneidenaufbau) und wie Adhäsion reduziert oder vermieden werden kann.

 

 

 

 

Die Ergebnisse zeigen eine Verringerung der Reibwerte um 20% und damit eine hohes Potential zur Energieeinsparung. Aktuell werden ergänzente Untersuchungen auf Prüfständen bzw. Felduntersuchungen durchgeführt.

 

 

Energieeinsparung durch Verschleißlenkung und Selbstschärfeeffekt

Bei Bauteilen unter tribologischer Beanspruchung tritt Verschleiß auf.  Aufgabe der Tribologie ist es diesen Verschleiß zu minimieren um lange Standzeiten zu erreichen. Der unvermeidbare Anteil des Verschleißes kann jedoch genutzt werden um einen Nachschärfeeffekt oder einen Selbstschärfeeffekt zu erzielen. Übertragen wurde das Funktionsprinzip aus der Tierwelt z.B. dem Aufbau eines Nagetierzahns.

Der Nachschärfeeffekt wird durch einen mehrschichtigen Aufbau erreicht. Die zähe Tragestruktur sorgt für die nötige Festigkeit und Steifigkeit. Auf der Tragestruktur wird die tribologisch optimierte Hartschicht aufgebracht.

Der mehrschichtige Aufbau ermöglich die Funktion der Verschleißkontrolle. Der Verschleiß unter den jeweiligen Betriebsbedingungen wird gelenkt, dass die Tragestruktur unter den Betriebsbedingungen etwas mehr verschleißt als die tribologisch optimierte Hartschicht. Das sich selbst nachschärfende Produkt wird im Betrieb gewetzt, vergleichbar dem Nachschärfen eines Messers durch einen Wetzstein. Dadurch bleibt eine scharfe Kante erhalten und ein energieeffizientes Arbeiten ohne Wartung gewährleistet.

 

Weitere Information erhalten Sie gerne im persönlichen Gespräch: Link zur Kontakt-Seite