Smart Roller – thyssenkrupp Patente für intelligente Großwälzlager

Ingenieurswesen – das heißt: Tüfteln, Forschen, Trial & Error. Kreativität und Beharrlichkeit sind essenziell für das Entwickeln neuer Innovationen. In diesen Fortschritt investiert thyssenkrupp aus Tradition. Um die Lösungen vor Nachahmern zu schützen, hat thyssenkrupp im vergangenen Geschäftsjahr 308 neue Patente angemeldet, 16% mehr als im vorherigen Jahr. Unter ihnen sind auch Technologien für den Smart Roller, einen Wälzkörper, der durch Messungen im Inneren die Wirtschaftlichkeit von Großwälzlagern von thyssenkrupp rothe erde erhöht.

Großwälzlager: Wo Bewegung und Belastung aufeinandertreffen

Aber wo werden Großwälzlager eigentlich eingesetzt? Großwälzlager verbinden drehende und stehende Komponenten, zum Beispiel in Maschinen, und übertragen Kräfte und Momente. Ziel der Großwälzlager ist es, die Funktion der Konstruktion zu gewährleisten und die Kräfte zwischen drehenden und stehenden Komponenten, oder umgekehrt, zu übertragen. Hierbei sind die Großwälzlager so gestaltet, dass diese Funktion erfüllt wird und gleichzeitig eine robuste und langlebige Lagerungseinheit hergestellt wird.

Großwälzlager werden in Maschinen eingesetzt, die enormen Kräften standhalten müssen. Zum Beispiel in Windenergieanlagen, Kranen, Baggern oder Tunnelbohrmaschinen. Da jedes Einsatzgebiet individuelle Anforderungen mit sich bringt, wird auch jedes Großwälzlager individuell konstruiert und gefertigt.

Eins haben Großwälzlager aber meist gemeinsam: Sie sind extremen Belastungen ausgesetzt. Das macht eine Reparatur oder einen Austausch des Wälzlagers am Einsatzort sehr aufwendig und kostenintensiv. So kann beispielsweise eine defekte Tunnelbohrmaschine in der Regel nicht als Ganzes geborgen werden, sondern müsste vor der Reparatur im Tunnel zerlegt werden.

Umso wichtiger also, dass Großwälzlager langlebig sind und zwischen vorgesehenen Wartungszyklen zuverlässig und störungsfrei ihre Aufgabe erfüllen. Genau hier kommen die Patente für den Smart Roller von thyssenkrupp rothe erde ins Spiel.

Großwälzlager sind oft an schwerzugänglichen Orten, zum Beispiel in Windenergieanlagen auf See, montiert und deren Austausch und Reparatur sind daher häufig aufwendig.

Die Patente unserer Expert:innen wurden speziell für Großwälzlager mit Walzkörpern entwickelt, welche derzeit in Windkraftanlagen zum Einsatz kommen. Walzkörper sind Rollen, die im Inneren der Großwälzlager Bewegungen und Kräfte übertragen. Ein Smart Roller ist eine intelligente Weiterentwicklung dieser Walzkörper. Mit dem Smart Roller hat thyssenkrupp rothe erde einen Wälzkörper entwickelt, der während des Betriebs Messdaten aufnehmen und an eine externe Überwachungseinheit übermitteln kann. Für dieses Produkt hat thyssenkrupp rothe erde mehrere europäische Patente erlangt, die sich mit unterschiedlichen Aspekten des Smart Roller befassen.

_{Intelligent messen: Patente, die Großwälzlager zuverlässiger machen}

Wälzkörper in Großwälzlagern sind im eingebauten Zustand nicht einsehbar. Schäden können oft unsichtbar bleiben, bis das Großwälzlager vollständig ausfällt.

Wie funktioniert der Smart Roller? Zusammen mit einer Reihe gewöhnlicher Wälzkörper wird zusätzlich ein Wälzkörper mit einer ausreichend großen Bohrung in das Großwälzlager eingesetzt. Unter der Last des Lagers verformt sich die ausgehöhlte Messrolle, wodurch die aktuelle Belastung des Lagers bestimmt werden kann. An der Bohrungsinnenwand angebrachte Messkörper übertragen die Verformung der Messrolle auf einen Messspalt, dessen Größe mittels eines induktiven Sensors gemessen wird. Weitere Sensoren ergänzen zusätzliche relevante Parameter. Zusammen ermöglichen diese Daten ein verbessertes Verständnis der Anwendung, wodurch eine optimierte Wartungsplanung und auch Reduktion von Ausfallzeiten der Großwälzlager erreicht wird.

_{Smart Roller: Mehr als nur ein Bestandteil eines Großwälzlagers}

Ein weiteres Patent löst ein während der Entwicklung des Smart Rollers aufgetretenes Problem: die Energieversorgung der Sensorik über viele Jahre sicherzustellen. Damit ist die dauerhafte, zeitlich unbegrenzte Stromversorgung der Messrolle sichergestellt, solange das Großwälzlager im Einsatz ist. Die patentierte Lösung ist anderen Methoden zur Energieerzeugung überlegen, weil sie ohne bewegliche Teile in der Messrolle auskommt und auch keine mechanische Verbindung zwischen drehender Rolle und feststehendem Käfig erfordert. Die patentierte Lösung ist damit besonders wartungsarm und ausfallsicher und bringt zudem keine weiteren Teile in das Laufbahnsystem des Wälzlagers ein, die bei einem Defekt selbst zu einem Ausfall des Lagers führen könnten.

Der Smart Roller ist also nicht nur eine Komponente eines Großwälzlagers, er ist auch eine Neuentwicklung, in der verschiedene Technologien zusammenkommen. Da er für ein zuverlässigeres Funktionieren von Großwälzlagern sorgt, trägt er auch zum Unternehmensziel, der grünen Transformation bei. Anwendungen wie beispielweise Windenergieanlagen können durch den Smart Roller robuster konstruiert und zuverlässiger betrieben werden.

Intellectual Property: Wie Patente für fairen Wettbewerb sorgen

Die wesentlichen Neuerungen des Smart Rollers bestehen in der Art der Energieerzeugung der Messrolle und dem spezifischen Einsatz eines induktiven Sensors zur Belastungsmessung.

Solche innovativen Lösungen und Technologien zu erfinden, ist keine leichte Aufgabe. Oftmals steckt jede Menge Zeit und auch Geld hinter den innovativen Ideen. Ein Grund mehr, warum diese durch Patente geschützt werden müssen.

Mehr zur Patentarbeit bei thyssenkrupp und anderen spannenden Innovationen, gibt es in unseren Stories.