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Lüfter, Lebensdauer, MTBF

Die Angaben bei vielen Lüfterherstellern sind manchmal unklar und ein Vergleich auf einen Blick ist keine leichte Aufgabe. Die weltweit verwendeten unterschiedlichen Maßeinheiten für Druck und Volumenstrom lassen häufig einen Vergleich nicht zu und können eine präzise Qualitätsbeurteilung verfälschen.

Die Lebensdauer eines Lüfters ist von vielen Faktoren abhängig. Die in den Datenblättern oft als Lebensdauer genannte Zahl ist eine Überlebenswahrscheinlichkeit, die aus dem Durchschnitt aus einer sehr großen Menge erfasst wird. Um diese richtig interpretieren zu können, muss man auch die Bedingungen, die für die Ermittlung dieses statistischen Wertes zugrunde lagen, kennen.

 

1. Wahrscheinlichkeitsfaktor (L1, L10 oder MTBF)

Der Wahrscheinlichkeitsfaktor gibt an, wieviel Prozent der Lüfter (über eine sehr große Prüfmenge ermittelt) nach Ablauf der angegebenen Zeit ausfallen können. L10 zum Beispiel bedeutet, dass 10% nach n Betriebsstunden ausfallen und 90% überleben werden.

L1 wird bei Lüftern kaum verwendet. Dafür wird häufig die MTBF angegeben, das ist die mittlere Zeit zwischen zwei Ausfällen (Mean Time Between Failures). Da bei Lüftern der erste Fehler gleich der Ausfall ist, wäre die korrekte Bezeichnung eigentlich MTTF (Mean Time To Failure). Nach der als MTBF angegebene Zeit sind 63% Teile ausgefallen.

L1, L10 und MTBF sind statistische Angaben, die nur durch Beobachtung großer Mengen erfassbar sind. Bei den einzelnen Lieferlosen kann eine typische Abweichung in beide Richtungen auftreten. Nur wenn man viele Lieferlose auswertet wird die Übereinstimmung mit der Voraussage ausreichend sein. Da die Lebensdauerwahrscheinlichkeit (MTBF) moderner Lüfter mehrere Jahrzehnte erreicht, ist eine tatsächliche Messung über diesen Zeitraum weder möglich noch sinnvoll. Daher wird über einen wesentlich kürzeren Zeitraum gemessen und extrapoliert. Die Werte L1, L10 und MTBF stehen grob in folgendem Zusammenhang:

L1 : L10 : MTBF ≈ 0.21 : 1 : 4

2. Betriebstemperatur

Die Ausfallwahrscheinlichkeit steigt logarithmisch mit der Temperatur. Falls nicht anders angegeben beziehen sich die Lebensdauerangaben in den SEPA Datenblättern auf 40°C. Oft werden von anderen Herstellern auch die wesentlich höheren Werte bei Raumtemperatur veröffentlicht.

 

3. Einschaltdauer

Die Lebensdauerangaben bei Lüftern beziehen sich immer auf Dauerbetrieb (DB). Beim Aussetzbetrieb (AB) wird der Lüfter nicht dauernd betrieben, kann aber in den Betriebspausen nicht völlig abkühlen. Beim Kurzzeitbetrieb (KB) sind die Pausen so lang, dass der Lüftermotor völlig abkühlen kann. AB und KB stressen den Lüfter, die Lebensdauer sinkt. Sinnvoll ist daher nur der KB, wenn der Lüfter selten benötigt wird.

 

4. Ausfallrate

Ausfälle treten innerhalb der Lebensdauer nicht gleichmäßig auf. Bei einer größeren Menge werden anfangs oft vermehrt Teile ausfallen (Frühausfälle), später pendelt sich die Ausfallrate auf einen relativ niedrigen, nahezu konstanten Wert ein, bis gegen Ende der Lebensdauer die Ausfälle stark ansteigen. Der Zusammenhang der Ausfälle über die Zeit kann in einer Badewannenkurve dargestellt werden. Um die besonders unangenehmen Frühausfälle zu minimieren, werden die SEPA Lüfter vor der Auslieferung einem mehrstündigen Stresstest bei erhöhter Temperatur unterzogen.

 

5. Kugellager oder Gleitlager?

Die Lagerung der Motorwelle ist das Lebensdauer bestimmende Element im Lüfter. Es kommen zwei völlig unterschiedliche Lagersysteme zum Einsatz. Kugellager- und Gleitlagersysteme. Früher gebräuchliche Mischlagersysteme bieten keinen Vorteil. Die Rotordrehzahl beeinflusst die Lebensdauerwahrscheinlichkeit nicht.

Die Gleitlagersysteme bestehen aus einem in Sintertechnik hergestellten Lagerrohr aus Bronze und sind in Schmiermittel getränkt (Dauerschmierung). Früher waren Gleitlager durch unkontrollierten Ölverlust oft äußerst instabil und Ursache für häufige Ausfälle. Die modernen Lüfter von SEPA EUROPE jedoch verfügen über ein MagFix® Gleitlager. Hier ist das Abwandern des Schmierstoffes konstruktiv verhindert, so dass eine stabile Schmierung über die gesamte Lebensdauer garantiert ist. Diese mit magnetischer Wellenfixierung (MagFix®) ausgestatteten preiswerten Lüfter können über einen weiten Temperaturbereich eingesetzt werden und sind äußerst widerstandsfähig gegen Vibrationen und Schock.

Für extreme Anforderungen bei Temperatur und Zuverlässigkeit werden vorverspannte Kugellager eingesetzt. Die Kugellager haben polierte Laufflächen und sind mit einem Weitbereichsfett dauerhaft geschmiert. Durch zwei Deckscheiben wird das Abwandern des Schmierstoffes und das Eindringen von Staub verhindert.