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Wärmemanagement

Wie zuverlässig sind Lagersysteme in Lüftern?

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Konstruktionen mit Kugellagersystemen

Lüfter, die mit kugelgelagerten Motorwellen ausgerüstet sind, können über einen sehr breiten Temperaturbereich eingesetzt werden und zeichnen sich durch extreme Zuverlässigkeit und Lebensdauerwahrscheinlichkeit aus. Sie sind aber merkbar teurer. Kugellager sind eine Sonderform der Wälzlager mit fünf oder sieben kugelförmigen Wälzkörpern, die in zwei gegenüberliegenden Laufrillen rollen. Das Rollgeräusch kann bei langsam drehenden Lüftern bemerkbar sein.

Üblicherweise besteht das Lagersystem aus zwei Kugellagern, die die Rotorwelle radial exakt positionieren. Die Lager müssen gegeneinander mit einer definierten Kraft vorgespannt werden, damit die Kugeln in der Laufrille nicht taumeln.

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Kugellager sind dauerhaft mit Fett gefüllt. Das Abwandern des Schmierstoffes und das Eindringen von Schmutz werden durch sogenannte Deckscheiben verhindert, die das Lager beidseitig abdichten. Kugellager in Lüftern sind normalerweise so geringen Kräften ausgesetzt, dass ein mechanischer Verschleiß praktisch nicht auftritt.

Übliche Berechnungsmethoden der Lebensdauer nach der Tragzahlenmethode versagen hier. Die Ergebnisse sind unrealistisch hoch. Das Ende der Lebensdauer wird vielmehr durch die Alterung des Schmierstoffes bestimmt und ist abhängig von der oberen Grenztemperatur und den Umweltbedingungen. Kugellager werden mit höchster Präzision vollautomatisch hergestellt und in Reinsträumen (Klasse 10) montiert.

Ein Sonderfall dieser Lagertechnik sind sehr flache Radiallüfter, die aus Platzgründen nur ein einziges Kugellager enthalten. Diese Lüfter enthalten immer Scheibenläufermotoren, deren axiale magnetische Kraft die notwendige Lagerverspannung bildet. Während die Rotoren im Stillstand keine eng definierte Radiallage einnehmen können, wirkt im Betrieb das Drehen des Lüfterrades mit hoher Drehzahl stabilisierend auf die Radialposition (Kreiselwirkung).

Empfehlungen zum Einsatz von Lüftern

Eine Empfehlung über den bevorzugten Einsatz von Lüftern mit Gleit- oder Kugellager ist ohne genauere Kenntnis der Applikation nicht möglich. Festzuhalten ist aber, dass heutige Lüfter mit dem MagFix-Gleitlager durchaus in vielen industriellen Applikationen eingesetzt werden können.

Die Eigenschaften moderner Lagersysteme überschneiden sich teilweise. In Gleit- und Kugellagersystemen lassen sich außerdem kundenspezifisch wichtige Größen zu Lasten anderer, weniger wichtiger, verändern.

Die Auswahl eines für eine bestimmte Anwendung möglichst optimal geeigneten Lüfters ist heute schwieriger als noch vor einigen Jahren. Als Ausweg bietet sich an, das Kühlsystem des Gerätes, bestehend aus Lüfter, Kühlkörper und Zubehör, schon im Frühstadium zusammen mit dem erfahrenen Kühlungsspezialisten zu entwickeln.

* Heinrich Cap ist Gründer und Geschäftsführer des Lüfter- und Kühlungsspezialisten SEPA Europe in Eschbach.

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