Das Forschungszentrum Rossendorf bei Dresden. Uwe Hampel vom Institut für Sicherheitsforschung führt ein Video vor. Er hat eine Kupplung mit seinem neuen Tomographen durchleuchtet:
" Hier sehen Sie, wie die Kupplung angefahren wird, also erst langsam losdreht und dann auf Drehzahl gebracht wird. "
Noch läuft im Labor alles glatt. Hinten dröhnt ein Motor, aus ihm ragt die Achse heraus, vorne sitzt eine Turbokupplung. Sie überträgt die Kraft auf die Bremse. Mit ihr simulieren Ingenieure beim Hersteller Voith Turbo eine starke Belastung.
" Diese Kupplungen finden sie überall dort, wo man ein hohes Drehmoment übertragen muss und dabei nicht auf ein mechanisches Prinzip zurückgreifen kann, weil dort der Verschleiß zu groß wäre. "
Zum Beispiel beim Anfahren einer Diesellok. Wenn der Motor schnell dreht und sie langsam den Berg hinauf fährt, übernimmt die Turbokupplung die Übersetzung zwischen den verschiedenen Drehzahlen. Sind die zu unterschiedlich, ruckelt es. Schuld sind die Öl-Strömungen, die in der Kupplung die Kraftübertragung regeln.
" Für uns ist es wichtig gewesen, ein Messverfahren zu entwickeln und anzubieten, mit dem wir erstmals die Strömungsform in einer solchen Kupplung aufklären können. Das ist uns gelungen, indem wir hier die Gammastrahlentomographie eingesetzt haben. "
Die Gammastrahlen, erzeugt durch den radioaktiven Zerfall von Cäsium, bringen einen Geigerzähler zum Ticken und dringen sogar durch Metall hindurch. Dadurch ist Uwe Hampel in der Lage, in die Kupplung hineinzusehen. Ohne sie aufzusägen oder zu berühren. Auf der einen Seite der Achse haben die Ingenieure auf Höhe der Kupplung die Strahlungsquelle montiert. Auf der anderen Seite der Achse steht in einem halben Meter Abstand ein darum gebogener, besonders hoch auflösender Detektor.
" Tomographie heißt, Schnittbilder darstellen. Das könnte man so frei übersetzen, kommt aus dem Griechischen. Und das ganze - das wird auch beim medizinischen Tomographen so gemacht - kann man dann auf das Dreidimensionale erweitern, indem man verschiedene Messebenen anfährt. "
Die berechneten Schnittbilder färbt der Computer bunt ein. Grau das Metall, rot das Öl, blau die Luft. Man erkennt im Metallgehäuse der Kupplung zwei handdicke Scheiben mit 50 Zentimeter Durchmesser, die fast aneinander liegen. Richtig verbunden werden sie erst durch das Öl. Beide Scheiben besitzen dazu jeweils 49 Hohlräume. Sie sind an der Seite offen, mit der die Scheiben aneinander liegen und sind teilweise mit dem Öl gefüllt.
" Man muss sich das so vorstellen, dass zwischen den Kammern der beiden Kupplungsräder das Fluid ausgetauscht wird. Das ist so ein Kreisprozess, bei dem sich - so stellt man sich das jedenfalls vor - ein Strömungsfaden ausprägt, der die Kammern der Kupplung von der einen Seite zur anderen durchläuft. Und dieser Strömungsfaden stellt sich je nach Schlupf, also wie sich Antriebs und die Abtriebsdrehzahl unterscheiden, in eine bestimmte Schräglage ein. "
So strömt das Öl zwischen den Kammern hin und her und überträgt dabei die Kraft von der Antriebs- auf die Abtriebsseite. Interessant ist der Fall, wenn die Last auf der Abtriebseite zu groß wird, wenn sich die Lok quasi den Berg hochquält.
" Wir sehen also hier die Schnittbilder aus dem Inneren einer Kupplung, wie sie mit unserem Gammatomographiesystem aufgezeichnet wurden. Wenn wir richtig reinschauen, hier vergrößern, dann sehen wir also, dass an einer Kammerwand beispielsweise sich ein sehr dünner Flüssigkeitsfilm ausprägt. Das sind Aufnahmen, die erstmals in dieser Art und Weise möglich wurden. "
Wenn die Ingenieure die Belastung erhöhen, schlägt die Strömung zwischen den Kammern plötzlich um. Sie wird turbulent. Mehr Flüssigkeit strömt in die Kammern auf der Abtriebsseite als auf die der Antriebsseite. Die Kraftübertragung ist nicht mehr kontinuierlich und es ruckelt. Uwe Hampel bietet seinen Tomographen nur als Dienstleistung an. Jetzt ist der Hersteller am Zuge. Er kann die Daten zu nutzen, um die Form der Kammern zu verändern und um seine Kupplungen an verschiedene Belastungen anzupassen.
" Hier sehen Sie, wie die Kupplung angefahren wird, also erst langsam losdreht und dann auf Drehzahl gebracht wird. "
Noch läuft im Labor alles glatt. Hinten dröhnt ein Motor, aus ihm ragt die Achse heraus, vorne sitzt eine Turbokupplung. Sie überträgt die Kraft auf die Bremse. Mit ihr simulieren Ingenieure beim Hersteller Voith Turbo eine starke Belastung.
" Diese Kupplungen finden sie überall dort, wo man ein hohes Drehmoment übertragen muss und dabei nicht auf ein mechanisches Prinzip zurückgreifen kann, weil dort der Verschleiß zu groß wäre. "
Zum Beispiel beim Anfahren einer Diesellok. Wenn der Motor schnell dreht und sie langsam den Berg hinauf fährt, übernimmt die Turbokupplung die Übersetzung zwischen den verschiedenen Drehzahlen. Sind die zu unterschiedlich, ruckelt es. Schuld sind die Öl-Strömungen, die in der Kupplung die Kraftübertragung regeln.
" Für uns ist es wichtig gewesen, ein Messverfahren zu entwickeln und anzubieten, mit dem wir erstmals die Strömungsform in einer solchen Kupplung aufklären können. Das ist uns gelungen, indem wir hier die Gammastrahlentomographie eingesetzt haben. "
Die Gammastrahlen, erzeugt durch den radioaktiven Zerfall von Cäsium, bringen einen Geigerzähler zum Ticken und dringen sogar durch Metall hindurch. Dadurch ist Uwe Hampel in der Lage, in die Kupplung hineinzusehen. Ohne sie aufzusägen oder zu berühren. Auf der einen Seite der Achse haben die Ingenieure auf Höhe der Kupplung die Strahlungsquelle montiert. Auf der anderen Seite der Achse steht in einem halben Meter Abstand ein darum gebogener, besonders hoch auflösender Detektor.
" Tomographie heißt, Schnittbilder darstellen. Das könnte man so frei übersetzen, kommt aus dem Griechischen. Und das ganze - das wird auch beim medizinischen Tomographen so gemacht - kann man dann auf das Dreidimensionale erweitern, indem man verschiedene Messebenen anfährt. "
Die berechneten Schnittbilder färbt der Computer bunt ein. Grau das Metall, rot das Öl, blau die Luft. Man erkennt im Metallgehäuse der Kupplung zwei handdicke Scheiben mit 50 Zentimeter Durchmesser, die fast aneinander liegen. Richtig verbunden werden sie erst durch das Öl. Beide Scheiben besitzen dazu jeweils 49 Hohlräume. Sie sind an der Seite offen, mit der die Scheiben aneinander liegen und sind teilweise mit dem Öl gefüllt.
" Man muss sich das so vorstellen, dass zwischen den Kammern der beiden Kupplungsräder das Fluid ausgetauscht wird. Das ist so ein Kreisprozess, bei dem sich - so stellt man sich das jedenfalls vor - ein Strömungsfaden ausprägt, der die Kammern der Kupplung von der einen Seite zur anderen durchläuft. Und dieser Strömungsfaden stellt sich je nach Schlupf, also wie sich Antriebs und die Abtriebsdrehzahl unterscheiden, in eine bestimmte Schräglage ein. "
So strömt das Öl zwischen den Kammern hin und her und überträgt dabei die Kraft von der Antriebs- auf die Abtriebsseite. Interessant ist der Fall, wenn die Last auf der Abtriebseite zu groß wird, wenn sich die Lok quasi den Berg hochquält.
" Wir sehen also hier die Schnittbilder aus dem Inneren einer Kupplung, wie sie mit unserem Gammatomographiesystem aufgezeichnet wurden. Wenn wir richtig reinschauen, hier vergrößern, dann sehen wir also, dass an einer Kammerwand beispielsweise sich ein sehr dünner Flüssigkeitsfilm ausprägt. Das sind Aufnahmen, die erstmals in dieser Art und Weise möglich wurden. "
Wenn die Ingenieure die Belastung erhöhen, schlägt die Strömung zwischen den Kammern plötzlich um. Sie wird turbulent. Mehr Flüssigkeit strömt in die Kammern auf der Abtriebsseite als auf die der Antriebsseite. Die Kraftübertragung ist nicht mehr kontinuierlich und es ruckelt. Uwe Hampel bietet seinen Tomographen nur als Dienstleistung an. Jetzt ist der Hersteller am Zuge. Er kann die Daten zu nutzen, um die Form der Kammern zu verändern und um seine Kupplungen an verschiedene Belastungen anzupassen.