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Wärmemanagement Wie zuverlässig sind Lagersysteme in Lüftern?

| Autor / Redakteur: Heinrich Cap * / Kristin Rinortner

Das Lagersystem beeinflusst maßgeblich die Zuverlässigkeit eines Lüfters. Für die spezifischen Anwendungen existieren optimierte Konstruktionen. Der Beitrag gibt Empfehlungen zur Auswahl.

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Lüfter: Die Auswahl eines für eine bestimmte Anwendung möglichst optimal geeigneten Lüfters ist heute schwieriger als noch vor einigen Jahren. Unbestritten ist der starke Einfluss des Lagersystems auf die Zuverlässigkeit des Lüfters.
Lüfter: Die Auswahl eines für eine bestimmte Anwendung möglichst optimal geeigneten Lüfters ist heute schwieriger als noch vor einigen Jahren. Unbestritten ist der starke Einfluss des Lagersystems auf die Zuverlässigkeit des Lüfters.
(Bild: Sepa )

Lüfter zur Elektronikkühlung finden sich in verschiedenen Applikationen. Je nach Einsatz werden sehr unterschiedliche Forderungen an dieses Bauteil gestellt. Die Betriebssicherheit gewinnt dabei immer mehr an Bedeutung. Unbestritten ist der starke Einfluss des Lagersystems auf die Zuverlässigkeit des Lüfters.

Die Verringerung der Baugröße der Geräte führte zu immer kleineren und vor allem flacheren Lüftern. Außerdem werden Lüfter heute vermehrt in mobilen Apparaten eingesetzt, wodurch neue, bisher weniger wichtige Eigenschaften gefordert werden.

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Mit unterschiedlichen Konstruktionen werden für praktisch jeden Anwendungsfall optimale Lösungen angeboten. Der nachstehende Beitrag stellt die wichtigsten Lagerkonstruktionen bei Lüftern vor und erklärt die Vor- und Nachteile.

Grundsätzliche Forderungen an Lüfter

Um Qualität und Zuverlässigkeit eines Lüfters unter vorgegebenen Bedingungen abzuschätzen, genügt es nicht, nur die Lager selbst zu betrachten. Vielmehr muss die gesamte mechanische Konstruktion beurteilt werden: Das Lagersystem in einem Lüftermotor hat die Aufgabe, die Motorwelle (und damit den Propeller) radial und axial zu positionieren.

Das Drehen der Welle im Lager soll reibungs- und geräuscharm erfolgen. Funktion und Zuverlässigkeit sollen über einen möglichst langen Zeitraum und über einen weiten Drehzahlbereich garantiert werden. Selbstverständlich muss das Lager wartungsfrei sein. Schlussendlich soll es auch preislich attraktiv sein.

Daraus geht hervor, dass diese Wünsche nicht mit einer einzigen Konstruktion zu erfüllen sind. Schon frühzeitig haben sich durch Fokussierung auf die wichtigsten Forderungen mehrere Lösungen herausgebildet, die im Laufe der weiteren Entwicklung noch mehr verfeinert und spezialisiert wurden. Letztendlich basieren aber alle Lagerungen auf zwei Grundsystemen: Konstruktionen mit Gleitlagern und Konstruktionen mit Kugel-lagern.

Konstruktionen mit Gleitlagersystemen

Die einfachste und billigste Lösung für eine Lüftermotorlagerung findet man mit Sinter-gleitlagern, die nach dem hydrodynamischen Prinzip funktionieren. Diese sind aus porösem Eisen oder Bronze in einem Heißpressverfahren hergestellt. Dabei werden kleine Metallkügelchen wie bei einem Sandkuchen in Form gebracht und anschließend bei einer Temperatur, die das Metall gerade noch nicht schmelzen lässt gesintert. Damit lassen sich erstaunlich hohe Maßgenauigkeiten herstellen.

In diesem Sinterformteil befinden sich unzählige Hohlräume, die unter Vakuum mit einem Schmiermittel getränkt werden. Sinterlager stellten vor Jahrzehnten eine Revolution der Lagertechnik dar, da sie wartungsfrei sind. Die Schmierung erfolgt durch den hydrodynamischen Effekt, der bei drehender Welle einen Ölfilm zwischen Welle und Lager entstehen lässt.

Im Idealfall gleitet die Welle verschleißfrei und geräuschlos auf diesem Ölfilm. Im An- und Auslauf des Motors ist kein Ölfilm vorhanden, was Lagerverschleiß verursacht. Auch können Fluchtungsfehler, Verschmutzung, Oberflächenfehler an der Welle und extreme Vibrationen die Lagerfunktion beeinträchtigen.

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