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Flachdraht-Wellenfedern

Problemlösung für viele Ventiltypen

13.03.2024
von Redaktion DER KONSTRUKTEUR

Ventile zählen zu jenen fluidtechnischen Komponenten, die in hohem Maße die Performance eines pneumatischen oder hydraulischen Systems definieren. Mit möglichst hoher Genauigkeit und Sicherheit sollen sie den Strom flüssiger, pastöser oder gasförmiger Medien regeln, steuern, leiten und ausgleichen. Um dies zu gewährleisten, setzen viele Konstrukteure der Ventiltechnik auf die Wellenfedern aus dem Portfolio von TFC. Lesen Sie hier, wie vielseitig sich diese Flachdrahtprodukte einsetzen lassen und welche Vorteile sie gegenüber Runddrahtfedern bieten.

In Überdruckventilen ermöglichen die Wellenfedern von TFC das kontrollierte Ablassen des Drucks.

Sie regeln die Ölzufuhr, sie gleichen Überdruck aus, sie steuern Gasströme und vieles andere mehr: Ventile in ihren zahlreichen Bauformen sind aus der Fluidtechnik nicht wegzudenken. Die Hersteller hydraulischer Systeme für die Antriebstechnik sind auf ihre sichere Funktion ebenso angewiesen wie die Anlagenbauer der Dosier- und Mischtechnik, der Mess- und Regeltechnik oder der Energie- und Leitungstechnik – um nur einige Beispiele zu nennen. Sie alle stellen freilich immer höhere Ansprüche an die Qualität der Ventile. „Es sind vor allem wachsende Anforderungen an die Funktionalität, Lebensdauer und Zuverlässigkeit dieser Baugruppen, die derzeit viele Konstrukteure der Ventiltechnik zu uns führen“, berichtet Johannes Lambertz. Er ist Local Manager des Unternehmens TFC, dem hierzulande führenden Anbieter der ein- und mehrlagigen Smalley-Wellenfedern, die beispielsweise die Realisierung von Druck-, Überdruck-, Öldosier- und Kugelventilen erheblich vereinfachen und mitunter viel Freiraum für Innovationen bieten. Da sie nämlich bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddraht- oder Spiralfedern beanspruchen, ermöglichen sie Raumoptimierungen und Miniaturisierungen, die der Konstruktion einer gesamten Hydraulik- oder Pneumatik-Baugruppe zugutekommen können.

Funktionell betrachtet, decken die Wellenfedern von TFC alle Ventilaufgaben ab: Das Öffnen und Absperren, um Durchflüsse zu regeln, das Vorspannen von Kugeln in Kugelventilen, das Ablassen von Druck in Überdruckventilen und anderes mehr. In Pneumatikventilen regeln Wellenfedern also etwa den präzisen Druckluftstrom, während sie in Strömungsventilen den Flüssigkeitsdruck über die lineare Verdrängung eines Kolbens steuern. In Kugelventilen hingegen halten Wellenfedern den Druck auf die Kugeln konstant, sodass sich die Strömungen genau reguliert lassen. Und in Gasdruckventilen nehmen Wellenfedern steigende Kräfte auf – bis ein Verschlussteller weggedrückt wird und der Überdruck entweichen kann.

Große Auswahl an Varianten

Die Konstruktion von Ölventilen für den Einsatz in hydraulischen Systemen ist ein großes Einsatzgebiet für die Flachdraht-Wellenfedern von TFC.

Um möglichst viele fluidtechnische Anforderungen und Bauarten von Ventilen abzudecken, offeriert TFC in seinem Produktsortiment eine sehr große Auswahl an Wellenfedern in vielen Durchmessern und aus verschiedenen Werkstoffen. Bei den Varianten der Baureihen YCM und YCMS handelt es sich beispielsweise um mehrlagige Wellenfedern aus Feder- und Edelstahl, die sehr häufig bei der Konstruktion von Ventilen zum Einsatz kommen. „Diese Wellenfedern laufen auch unter der Bezeichnung Crest-to-Crest® und stehen serienmäßig in Durchmessern von 5,0 mm bis 400 mm zur Verfügung. Sie verfügen über durchgängig gewickelte Mehrfachwindungen und sind in Varianten mit gewellten oder parallelen Enden lieferbar. Mit ihrer Hilfe lassen sich die größten Bauraum-Reduzierungen erreichen“, erläutert Johannes Lambertz.

Hergestellt werden diese Wellenfedern in einem Verfahren, das als No-Tooling-Cost® oder auch Circulair-Grain® bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um eine Variante der Kantenwindungstechnik des US-amerikanischen Herstellers Smalley, mit der sich Wellenfedern in vielen verschiedenen Durchmessern fertigen lassen. Dabei spielt gerade für die Realisierung miniaturisierter Ventile eine große Rolle, dass es das Verfahren ermöglicht, kleine Wellenfedern mit Durchmessern von nur noch 4,0 mm zu fertigen. „Da sich Wellenfedern zudem aus Federstahl, nichtrostenden Edelstählen, Superlegierungen oder aus Kupferlegierungen, Phosphorbronze und Titan herstellen lassen, eignen sie sich für viele verschiedene Medien und Umgebungen, was für ihren Einsatz in der Ventiltechnik von großer Bedeutung ist“, betont Johannes Lambertz.

Um möglichst viele fluidtechnische Anforderungen und Bauarten von Ventilen abzudecken, offeriert TFC in seinem Produktsortiment eine große Auswahl an Wellenfedern in vielen Durchmessern und aus verschiedenen Werkstoffen.

Gegenüber gestanzten Federprodukten erweisen sich die Wellenfedern von TFC auch als vorteilhaft, weil sich ihre Belastbarkeiten, Toleranzen und Federkonstanten genauer spezifizieren lassen. Denn über weite Teile ihres Dehnbereichs steigt die Federkraft einer Wellenfeder gleichmäßig an. Zu bedenken ist überdies, dass es bei der Bearbeitung gestanzter Federn nicht selten zu Ermüdungsrissen, Ungenauigkeiten bei der Federkraft und anderen Problemen kommt. Die Smalley-Wellenfedern werden hingegen aus massivem, gehärtetem und temperiertem Stahl- oder Metalldraht gefertigt. Sie unterliegen daher – zum Beispiel bei der weiteren Wärmebehandlung – keinem Verformungsrisiko.

Im Dienste der fließenden Medien

Da sich die Auswahl der optimalen Feder bei der Konstruktion ventiltechnischer Baugruppen häufig als das Zünglein an der Waage erweist, bietet TFC über sein Produktprogramm hinaus eine Reihe von Dienstleistungen für Produktentwickler und Konstrukteure. In der Praxis von besonderer Bedeutung sind dabei der kostenlose Engineering Service des Unternehmens sowie die Bereitstellung kostenloser Wellenfeder-Muster für den Prototypen- und Vorserienbau. Beides sind Angebote, die die Entscheidungsfindung erheblich unterstützen, beschleunigen und vereinfachen.

TFC Local Manager Johannes Lambertz: „Da sich Wellenfedern aus Federstahl, nichtrostenden Edelstählen, Superlegierungen, Kupferlegierungen, Phosphorbronze und Titan fertigen lassen, eignen sie sich für viele verschiedene Arten von Ventilen“.

Entscheidungsfaktor Werkstoff

Bei der anwendungsgerechten Auslegung und Auswahl von Wellenfedern für die Ventiltechnik ist die Frage nach dem optimalen Werkstoff von zentraler Bedeutung. Neben der Bestimmung konstruktiver Parameter – etwa dem Bohrungs- bzw. Wellendurchmesser – ist sie von hoher Relevanz für die kinematische Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer einer fluidtechnischen Baugruppe. Da die Auswahl des bestgeeigneten Werkstoffs für eine Wellenfeder also einen maßgeblichen Beitrag für die Qualität der ganzen Baugruppe leisten kann, sollte sie stets im Fokus der Ingenieure, Konstrukteure und technischen Beschaffer stehen. Insbesondere im Rahmen der Entwicklung neuer – möglicherweise miniaturisierter – Produktlösungen fällt ihr eine wichtige Rolle zu. Aus diesen Gründen hat TFC in einem Whitepaper alle derzeit für die Herstellung von Smalley®-Wellenfedern relevanten Werkstoffe zusammengetragen. Es kann direkt beim Unternehmen angefordert werden.

Hier erhalten Sie zudem die Möglichkeit, über ein Formular eine kostenlose Musterbox anzufordern.

Autor: Marco Sturm, Freier Fachjournalist, Darmstadt

 

TFC Deutschland: Spezialist für mechanische und fluidtechnische Verbindungstechnik

Die TFC Ltd. zählt international zu den führenden Zulieferern mechanischer Befestigungslösungen und fluidtechnischer Schnellverbinder und gilt als Spezialist für Federelemente. Das Unternehmen wurde 1961 gegründet und ist seit 2022 Mitglied der US-amerikanischen Firmengruppe AFC Industries, einem Anbieter von Befestigungs- und Vendor-Managed-Inventory-Lösungen (VMI) mit Sitz in Ohio (USA) und 42 Standorten in den USA und Mexiko. TFC, mit Sitz in Sussex (GB), ist ein führender Anbieter von VMI-Lösungen und technischen Produkten mit zehn Standorten in Großbritannien, Deutschland und der Tschechischen Republik. Die deutschen Niederlassungen in Bochum und Gottmadingen sind Ansprechpartner für alle Kunden in Europa.

TFC ist insbesondere Exklusivanbieter gewalzter Smalley® Flachdraht-Sicherungsringe und Smalley® Wellenfedern. Basierend auf diesem Produkt-Portfolio verfügt das Unternehmen über umfassende Kompetenzen und branchenübergreifendes Knowhow zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen auf den Gebieten Bauraum-Optimierung, Vorspannungstechnik und C-Teile-Management. Darüber hinaus gehören auch klassische Stanzteile nach DIN, gestanzte Sicherungsringe in Zoll-Abmessungen sowie Drahtringe, Pass-Scheiben, Rencol-Toleranzringe und Kunststoffteile zum Lieferprogramm von TFC.

TFC bedient derzeit weltweit rund 3000 Kunden in fast allen Industriezweigen und ist zertifiziert nach ISO 9001:2015 sowie BS EN 9100:2016. Das Unternehmen ist seit Jahren auf Expansionskurs und baut sowohl sein internationales Vertriebsnetz als auch seinen global ausgerichteten Kundenservice konsequent aus. Mehr über TFC zeigt dieses Firmenvideo auf YouTube.

Quelle: TFC

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