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Einsatz ohne Fremdenergie möglich

Schmiermittelfreie igus® Polymerkugellager kommen in Pellet-Kaminöfen zum Einsatz

Dass sich Kunststoff und heiße Ofentemperaturen nicht widersprechen, zeigt sich in den Pelletöfen der Firma Koppe, die für Privathaushalte konstruiert werden. Sie funktionieren mit Hilfe einer mechanischen Antriebseinheit und verbrennen die Pellets völlig ohne Strom. Zwei schmiermittel- und damit wartungsfreie Polymerkugellager aus dem Hause igus® sorgen in jedem Ofen für einen leichtgängigen Betrieb und damit lange Laufzeiten des Triebwerks.

„Schmierfreie Polymerlager habe ich vor einigen Jahren zum ersten Mal auf einer Messe für Solartechnik kennen gelernt“, berichtet Dipl. Ing. Franz Koppe, Geschäftsführer des Unternehmens Erwin Koppe – Keramische Heizgeräte GmbH in Eschenbach in der Oberpfalz. „Obwohl ich zum damaligen Zeitpunkt im Kaminofenbau noch keine Einsatzmöglichkeiten gesehen habe, habe ich mich trotzdem im Detail informiert.“ Der Unternehmer hat den Messestand der igus® GmbH besucht. Der Spezialist für Polymertechnik hat seine Produkte rund um Energieketten und Gleitlager auf der Messe Photon in München, der weltweit größten Ausstellung für Photovoltaik-Produktionstechnik, präsentiert.

Polymerkugellager für Pelletöfen

Vor ungefähr zwei Jahren hat sich der Kaminofenbauer entschlossen, einen Pellet-Kaminofen auf den Markt zu bringen. Sein Herzstück ist eine mechanische Antriebseinheit, die die Holzpellets stromlos in den Brennraum befördert. Das Ziel der Entwicklung war, alternative Energiequellen zu nutzen, ohne Abstriche bei der Laufleistung zu machen. Die Brenndauer sollte bis zu 24 Stunden betragen – bei einer maximalen Heizleistung von 10 kW. „Wir haben uns lange mit dem Antriebssystem befasst, um die Lauflänge zu garantieren. Für den Antriebsmechanismus haben wir ein Lager gesucht, das trotz der widrigen Umgebungsbedingungen dauerhaft funktioniert“, blickt der Unternehmer zurück.

Die igus®-Polymerlagertechnik rückte in den Mittelpunkt des Interesses. Ein Anruf genügte und der zuständige technische Verkaufsberater, Bernhard Hofstetter, stellte mögliche Lösungen vor Ort vor. Es hat sich schnell gezeigt, dass für die Anwendung nur xiros®-Polymerkugellager in Frage kommen. Je zwei Polymerkugellager beweisen in der mechanischen Antriebseinheit ihre Standfestigkeit. Durch ihren wartungsfreien Trockenlauf und mit Hilfe der Hochleistungspolymere aus den xirodur®-Werkstoffen können heute grundsätzlich viele Anwendungen gelöst werden, in denen sich herkömmliche Kugellager aus Metall nicht bewähren.

Pelletöfen

Der Pellet-Kaminofen funktioniert stromlos. Er läuft bis zu 24 Stunden am Stück. Sein Wirkungsgrad beträgt über 80 Prozent. (Quelle: igus® GmbH)

 

Hitze, Abrieb und Feinstaub

„Unser Ziel war, ein Heizgerät für einen möglichen Stromausfall zu konstruieren, ohne auf Fremdenergie zurückgreifen zu müssen“, berichtet der Geschäftsführer. Das Ergebnis ist Gravity, ein Pellet-Kaminofen, der die Behaglichkeit des klassischen Holzofens mit dem Komfort der Pellet-Technologie vereint. Er funktioniert komplett stromlos, kann dreistufig reguliert und sofort gestoppt werden, ohne die Pellets komplett zu verbrennen. Sein Wirkungsgrad liegt bei über 80 Prozent. Es handelt sich um den ersten Ofen, der nach diesem System arbeitet. Entsprechend viele Patente sind angemeldet worden. Und die Nachfrage ist groß. Die rund 70 Mitarbeiter kommen am oberpfälzischen Standort kaum mit der Produktion nach.

Ein Knackpunkt der Entwicklung war die Zuführung der Pellets, die über das mechanische Antriebssystem gesteuert werden. Das Anforderungsprofil war dabei klar. Zum einen rücken die Betriebszustände im Ofenbetrieb in den Blickpunkt. Die Temperaturen im Innenbereich betragen mindestens 180°C. Dazu kommt der Abrieb der gepressten Pellets. Feiner und feinster Staub fällt beim Befüllen und Befördern an.

schmierfreie Polymerkugellager

In der mechanischen Antriebseinheit kommen je zwei schmierfreie Polymerkugellager zum Einsatz. Sie sorgen dafür, dass über die Walze die Pellets dem Brennraum zugeführt werden. (Quelle: igus® GmbH)

 

Zum anderen geht es auch um den Betriebskomfort. Die Zuführung des Brennmaterials in den Brennraum muss sowohl jederzeit zuverlässig als auch leise sein. Und steht der Ofen in der warmen Jahreszeit still, darf die Antriebseinheit nicht verharzen und damit blockieren, sondern muss bei Inbetriebnahme in der kalten Jahreszeit sofort wieder funktionieren.

schmierfreie Kugellager

Es steht eine Reihe von xiros® Polymerkugellagern für die vielfältigsten Anwendungen zur Verfügung. Sie ersetzen immer öfter metallische Lager. (Quelle: igus® GmbH)

 

Geprüft bei allen Witterungszuständen

„Wir haben über mindestens 18 Monate vielfältige Tests durchgeführt und dabei alle Witterungszustände wie Regen, Schnee, Nebel, Wind und Sturm nachgestellt“, erzählt der technische Leiter, Alexander Rabenstein. „Beispielsweise haben wir ihn im heißen Zustand ins Freie gestellt, komplett einfrieren lassen, ohne die Pellets auszuräumen. Es bildete sich Kondensat im Innenraum. Am nächsten Tag haben wir die aufgequollenen Pellets ausgeräumt, den Ofen befüllt und angezündet. Er ist sofort problemlos gelaufen.“

Die Öfen werden per LKW zu ihrem jeweiligen Bestimmungsort transportiert. Der Transport erfolgt aufgrund des Gewichts von etwa 290 Kilogramm unter anderem auch über Gabelstapler.

Auch hier darf der Ofen nicht allzu empfindlich sein, sondern muss Erschütterungen problemlos wegstecken. „Getreu unserer Firmenphilosophie liefern wir qualitativ hochwertige, zuverlässige Produkte, die unseren Kunden Langlebigkeit garantieren“, verdeutlicht Koppe. „Die schmierfreien Kugellager spielen in diesem Umfeld eine wichtige Rolle. Ihre Funktionsfähigkeit hat uns von Anfang an überzeugt.“

Bewegung im Innenraum

Im Gegensatz zu einem klassischen Kaminofen gibt es im Inneren des Pelletofens bewegte Teile. Der Ofen wird über zwei Pelletbehälter befüllt. Über einen Zylinder, der auf einer Welle beziehungsweise einer Walze sitzt, werden die Pellets aus dem Vorratsbehälter in den Feuerraum transportiert. In der Walze sind links und rechts die beiden schmiermittel- und wartungsfreien xiros®-Kugellager verbaut. Als Werkstoff kommt xirodur® A500 zum Einsatz, eine besondere Hochtemperatur-Variante, die kurzfristig Temperaturen bis 315°C aushalten kann. Da im Inneren der Welle aufgrund der Schmiermittelfreiheit nichts verkleben kann, garantieren die Polymerkugellager langfristig den geforderten Leichtlauf. Dazu sind sie unempfindlich und verzeihen Stöße beispielsweise beim Transport oder Aufstellen.

„Aufgrund des relativ geringen Platzangebotes mussten wir ein kleines Bauteil finden, dass den kompletten Mechanismus am Laufen hält“, sagt Koppe. Insgesamt hat der Ofenbauer mehrere Heizgeräte parallel getestet, um das beste Ergebnis zu erzielen. Metallische Kugellager haben sich zum einen schnell festgefressen, zum anderen waren sie im Betriebszustand zu laut. Außerdem sind Versuche mit Polymergleitlagern gefahren worden, deren Reibwert zu hoch war. „Beim Thema Leichtlauf, Lebensdauer, Temperaturbeständigkeit, Verschmutzungsaufnahme sowie Unempfindlichkeit haben die Polymerkugellager von igus eindeutig in der Summe gepunktet“, macht Bernhard Hofstetter abschließend klar. „Dazu kommt die Lebensdauerberechnung, die wir bei Bedarf zur Verfügung stellen können. Somit ist der Kunde generell auf der sicheren Seite.“

Koppe

Bernhard Hofstetter, Technischer Verkaufsberater igus GmbH, Dipl. Ing. Franz Koppe, Geschäftsführung Fa. Koppe. (Quelle: igus® GmbH)