Dichtungstechnik Jahrbücher

DICHTUNGSTECHNIK JAHRBUCH 2004

ISGATEC (Hrsg.),
366 Seiten, Softcover, Hüthig, Heidelberg, 2003

Preis:
€ 38,00
ISBN:
3-7785-3028-3
+++ ausverkauft +++

Dieses erstmals erscheinende Jahrbuch fasst brachenrelevante Informationen rund um das Thema Dichtungstechnik zusammen. Neben aktueller Fachbeiträge zu Technologien, Werkstoffen und neuesten technischen Entwicklungen, bietet das Jahrbuch allgemeine Brancheninformationen wie wichtige Normen, Tabellen und Umrechnungen.

Fachartikel:

Statische Dichtungen / Flüssigdichtungen:

Dichtungen sind kritische Konstruktionselemente. In 40 Jahren Dichtungsforschung und -lehre am Institut für Maschinenelemente wurde eine breite Wissensbasis und ein leistungsfähiges Versuchsfeld aufgebaut. Die Industrie kann die sich daraus ergebenden Möglichkeiten zu ihrem Vorteil nutzen. Prolog Dichtungen sind funktionswichtige und -kritische Bauteile fast eines jeden technischen Produkts. Viele Unfälle in der chemischen Industrie sind auf Dichtungsversagen zurückzuführen. Fällt ein Wälzlager aus, ist meist eine versagende Dichtung schuld. Entweder drang Schmutz ein oder der Schmierstoff trat aus. Letztlich machte die Explosion der Raumfähre Challenger kurz nach dem Start jedermann klar, welchen Schaden ein ungünstig gestaltetes Dichtsystem anrichten kann.

Dichtungen sind kritische Konstruktionselemente. In 40 Jahren Dichtungsforschung und -lehre am Institut für Maschinenelemente wurde eine breite Wissensbasis und ein leistungsfähiges Versuchsfeld aufgebaut. Die Industrie kann die sich daraus ergebenden Möglichkeiten zu ihrem Vorteil nutzen. Prolog Dichtungen sind funktionswichtige und -kritische Bauteile fast eines jeden technischen Produkts. Viele Unfälle in der chemischen Industrie sind auf Dichtungsversagen zurückzuführen. Fällt ein Wälzlager aus, ist meist eine versagende Dichtung schuld. Entweder drang Schmutz ein oder der Schmierstoff trat aus. Letztlich machte die Explosion der Raumfähre Challenger kurz nach dem Start jedermann klar, welchen Schaden ein ungünstig gestaltetes Dichtsystem anrichten kann. [...]

Dr.-Ing. habil Werner Haas (Universität Stuttgart, Institut für Maschinenelemente)

Die Deutsche Gesellschaft für Qualität e.V. (DGQ) informiert, kommuniziert und qualifiziert im Bereich Qualitätsmanagement, ist Gründungs- und Vollmitglied der EOQ (European Organization for Quality), nationale Partnerorganisation der EFQM (European Foundation for Quality Management) sowie Initiator und Ausrichter des Ludwig Erhard Preises für Spitzenleistung im Wettbewerb. Zertifiziert nach ISO 9001 und Akkreditiert nach DIN EN 45013. 

Der Schlüssel zum Unternehmenserfolg?

Wer oder was entscheidet über den Erfolg einer Organisation? Sind es die Mitarbeiter, die berühmten Shareholder, die Lieferanten, die Öffentlichkeit oder die Nutzer der Produkte und Dienstleistungen? Traurig aber wahr, viele Unternehmen tun sich schwer darin, ihre Kunden zu identifizieren. Und trotzdem wird von ihnen verlangt, dass sie deren ausgesprochenen und unausgesprochenen Wünsche und Erwartungen kennen und erfüllen. Es stellt sich die Frage, was will der Kunde? Er will mehr als nur Güter, er will Problemlösungen! „Nicht Waschpulver, sondern weiße Wäsche.“ Um heute am Markt bestehen zu können, reicht es nicht mehr aus, den Kunden zufrieden zu stellen, das ist eine Grundvoraussetzung. Es wird von modernen kundenorientierten Unternehmen verlangt, dass sie in den Gehirnwindungen der Kunden spazieren gehen, um sich auf deren zukünftigen Wünsche vorbereiten zu können. Der Lieferant muss in der Lage sein, seine Kunden zu begeistern. 

Die Deutsche Gesellschaft für Qualität e.V. (DGQ) informiert, kommuniziert und qualifiziert im Bereich Qualitätsmanagement, ist Gründungs- und Vollmitglied der EOQ (European Organization for Quality), nationale Partnerorganisation der EFQM (European Foundation for Quality Management) sowie Initiator und Ausrichter des Ludwig Erhard Preises für Spitzenleistung im Wettbewerb. Zertifiziert nach ISO 9001 und Akkreditiert nach DIN EN 45013. Der Schlüssel zum Unternehmenserfolg? Wer oder was entscheidet über den Erfolg einer Organisation? Sind es die Mitarbeiter, die berühmten Shareholder, die Lieferanten, die Öffentlichkeit oder die Nutzer der Produkte und Dienstleistungen? Traurig aber wahr, viele Unternehmen tun sich schwer darin, ihre Kunden zu identifizieren. Und trotzdem wird von ihnen verlangt, dass sie deren ausgesprochenen und unausgesprochenen Wünsche und Erwartungen kennen und erfüllen. Es stellt sich die Frage, was will der Kunde? Er will mehr als nur Güter, er will Problemlösungen! „Nicht Waschpulver, sondern weiße Wäsche.“ Um heute am Markt bestehen zu können, reicht es nicht mehr aus, den Kunden zufrieden zu stellen, das ist eine Grundvoraussetzung. Es wird von modernen kundenorientierten Unternehmen verlangt, dass sie in den Gehirnwindungen der Kunden spazieren gehen, um sich auf deren zukünftigen Wünsche vorbereiten zu können. Der Lieferant muss in der Lage sein, seine Kunden zu begeistern. [...]

Paul Thieme (Deutsche Gesellschaft für Qualität e.V.)

„Und wie lösen wir nun noch das Dichtproblem?“
Unter dieser etwas provokanten Formulierung lässt sich die noch immer häufig übliche Vorgehensweise in der deutschen Industrie zusammenfassen. Bauteile werden unter Berücksichtigung aller späterer Anforderungen konstruiert, und während das Werkzeug für die Serienfertigung gebaut wird, erhält der Einkauf die Beschaffungsaufgabe für eine möglichst geeignete Dichtung.

Inzwischen hat sich dieser Prozess in zunehmender Weise verändert. Wachsende Qualitätsanforderungen und der steigende Kostendruck erforderten eine Erhöhung der Prozesssicherheit bei gleichzeitiger Rationalisierung.

In den vergangenen 25 Jahren hat die flüssig aufgebrachte Dichtung einen beispiellosen Siegeszug durch die Welt der Dichtungstechnik erlebt. Dabei machten sich die Anwender die Fortschritte in der CNC-gesteuerten Dosiertechnik sowie der immer leistungsfähigeren Chemie zunutze, mit der Dichtungen unmittelbar auf dem Bauteil erzeugt werden. Allerdings ist der Anlageninvest erheblich. Dennoch wird die flüssig aufgebrachte Dichtung niemals vollständig die bisherigen Lösungen ersetzen. Nahezu alle derzeitigen Lösungen haben ihre Berechtigung. Der Kunde kann vielmehr zwischen verschiedenen Alternativen entscheiden. Dazu ist erforderlich: – Vor- und Nachteile müssen fair aufgezeigt werden – Begriffe sollten in verständlichen Worten verwendet werden. [...]

Martin Hirsch (Polyprocess GmbH)

In vielen Bereichen des Maschinenbaus werden fertigungs- und montagebedingte Trennstellen, z.B. an Maschinengehäusen, benötigt. Diese Trennfugen müssen zuverlässig abgedichtet werden. Zur Abdichtung dieser (quasi-)statischen Flachdichtstellen werden zum einen herkömmliche Feststoffdichtungen aus z.B. Papier, Gummi sowie Metall und zum anderen flüssig verbaute Dichtmittel wie z.B. Silikone oder anaerob aushärtende Produkte eingesetzt.

In der Automobilindustrie werden zunehmend Flüssigdichtmittel bei Abdichtungen an Getriebe und Motor eingesetzt. Im Gegensatz zu den Feststoffdichtungen kommt es bei den Flüssigdichtmitteln zu teilweisem Kontakt der Flanschoberflächen. Die Hauptaufgabe des Flüssigdichtmittels besteht darin, die durch die Oberflächenrauheit entstehenden Leckagekanäle auszufüllen und abzudichten. [...]

Wolfgang Schmidt-Aursch (Universität Stuttgart Institut für Maschinenelemente)

Neben den traditionellen, auf verschiedene Weise hergestellten, vorgefertigten Dichtungen wird in zunehmendem Maße die FIPG bzw. FIPFG-Dichtungstechnik angewendet. FIPG: Formed In Place Gasket FIPFG: Formed In Place Foam Gasket Hierbei handelt es sich um Dichtungen, die an Ort und Stelle des Dichtungssitzes hergestellt werden. Dabei werden flüssige bzw. pastöse Produkte mit speziellen Dosiermaschinen auf den Dichtungssitz aufgebracht („in situ“).

Danach erfolgt durch chemische Reaktion eine Verfestigung bzw. auch gleichzeitiges Aufschäumen. Während es sich nach Beendigung des Prozesses bei FIPG um ungeschäumte Dichtungen aus einem Vollmaterial handelt, spricht man im Falle von geschäumten Dichtungen von FIPFG. Sowohl FIPG als auch FIPFG können auf Basis von 1-komponentigen (1K-Basismaterialien) als auch 2-komponentigen (2K-Basismaterialien) hergestellt werden. [...]

Volker Welsch (Sonderhoff GmbH & Co. KG)

Um die Auswirkungen der neuen TA-Luft insbesondere auf den Einsatz von Graphitflachdichtungen  zu verifizieren, wurden bei der SGL Technologies GmbH umfangreiche Untersuchungen angestellt.

Die Ergebnisse zeigen das Graphitflachdichtungen, hergestellt als  kleberfreier Verbund, in Kombination mit einem Innenbördel, die Leckageanforderungen der neuen TA-Luft erfüllen. Für die unterschiedlichen Anforderungen stehen dem Anwender drei (SIGRAFLEX Varianten zur Auswahl. Die SIGRAFLEX SELECT ermöglicht einen einfachen, wirtschaftlichen Austausch von Spießblechvarianten. Das bewährte SIGRAFLEX HOCHDRUCK zielt insbesondere auf hochbeanspruchte Dichtverbindungen. Darüber hinaus genießt es bei vielen Anwendern in Chemie, Petrochemie und Kraftwerken, nicht nur für Problemfälle, größtes Vertrauen. Die SIGRAFLEX  MF stellt einen neuen Meilenstein für die Minimierung von Emissionen dar und unterschreitet selbst bei geringen Flächenpressungen von nur 10 MPa den TA-Luft Grenzwert um den Faktor 500. Als eines der universellsten Flachdichtungssysteme erweitert es den bisherigen Stand der Technik und eröffnet Anlagenbetreibern völlig neue Möglichkeiten. [...]

Heiko Leinfelder (SGL Technologies GmbH)

Die Anforderungen an die Dichtheit einer Flanschverbindung im Betrieb sind von sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Aspekten abhängig. Die schriftlichen Regelungen wie z. B. TA-Luft bzw. VDI 2440 gelten für Systeme mit umweltschädigendem Medium. Die erforderliche Dichtheit (zulässige Leckageraten) soll mit folgenden Maßnahmen gewährleistet werden:

  • Auswahl einer geeigneten Konstruktion
  • Dichtungsauswahl nach DIN 28090-1 bzw. EN 1591-2 sowie Auslegung (Dichtheits- und Festigkeitsnachweis) nach EN 1591-1,
  • Nachweis der Leckagerate von 1 · 10–4 mbar · l/(s · m) durch erstmalige Bauteilprüfung mit den Randbedingungen: Helium, 1 bar absolut, Dichtungsflächenpressung 30 MPa.

Für den Betreiber stellt sich die Frage, ob diese Maßnahmen aus wirtschaftlichen Gründen ausreichend sind.

  • Der heutige Kenntnisstand hinsichtlich der Gewährleistung bestimmter Leckagerate (Dichtheitsklasse) ist wie folgt zusammenzufassen:
  • Bei der Konstruktion ist zwischen Krafthauptschluß (KHS) und Kraftnebenschluss (KNS) zu unterscheiden. Beim KHS ist weiter die Steifigkeit von Bedeutung, da sie die betriebliche Dichtungsflächenpressung mitbestimmt. –
  • Neben dem Innendruck und Temperatur sind auch Angaben zu zusätzlichen Belastungen (Montage, Betrieb) erforderlich, da sie die erforderliche Vorspannung der Verbindung zusammen mit den Dichtungskennwerten bestimmen. [...]
Manfred Schaaf (AMTEC Meßtechnischer Service GmbH)

Obwohl das Konzept der Spiraldichtung schon 1912 von FLEXITALLIC entwickelt wurde, kommt auch heute noch kaum ein Industriezweig ohne diese Dichtung aus. Steigende Anforderungen an die Dichtung hinsichtlich Medienbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, Druckstandfestigkeit und Leckagewerte führten zu einer stetigen Weiterentwicklung der Spiraldichtung. Die Spiraldichtung besteht aus einer anforderungsabhängigen Kombination aus Metall und Weichstoff (Kombinationsdichtung).

Bei herkömmlichen Anwendungen wird PTFE oder Graphit als Füllstoff verwendet. Als Wicklungsmaterial und für den Innen- und Außenring ist ein gängiger Edelstahl völlig ausreichend. Speziell bei Anwendungen mit einer Temperatur über 550 °C oder stark oxidierenden Medien ist die Grenze des Einsatzes von Graphit erreicht. Hier bietet FLEXITALLIC die optimale Kombinationsdichtung aus dem Werkstoff THERMICULITE® und speziell auf die Anwendung abgestimmten, hitzeund korrosionsbeständigen Edelstahl an. Stark oxidierende Medien setzen dem Graphit bei Dauerbelastung so zu, das es sich nach einiger Zeit trotz Kammerung in seine Bestandteile zersetzt. Aber auch der Luftsauerstoff sowie Regen- und Schwitzwasser von der Außenseite greifen das Metall und den Füllstoff an. [...]

Carsten Kruse (Flexitallic Deutschland GmbH)

Theorie und Praxis in der Dichtungstechnik – zwei Welten treffen aufeinander!

So könnte, etwas boshaft vielleicht, der Untertitel dieses Beitrages lauten – aber ganz so schlimm ist es nicht. Wenn man sich mit Flachdichtungen und deren Einsatzgebieten beschäftigt, so finden sich immer wieder typische Störfaktoren für die ach so idyllische Theorie. Um Dichtungsprobleme zu vermeiden, muss versucht werden diese Störfaktoren von vornherein auszuschließen. Wenn schon Probleme vorliegen, so wird es notwendig die Gründe hierfür – die Störfaktoren – zu entdecken, um Abhilfe zu schaffen. Oft sieht man aber den wahren Grund für ein Problem in der Dichtungstechnik nicht sofort.. Dieser Beitrag soll dem Anwender von statischen Flachdichtungen anhand der Analyse einer Kundenreklamation solch ein typisches Problemfeld aufzeigen. Das Dichtungsproblem war die Leckage an Flanschverbindungen eines Containerschiffes.

Die Leckagen tauchten allerdings erst auf, seit dem ein neuer Korrosionsinhibitor eingesetzt wurde. Logischerweise vermutete man, dass der neue Inhibitor das Dichtungsmaterial angreift, zerstört und es daraufhin zu Leckagen kam. Nun gibt es auf einem Containerfrachter eine ganze Menge von Flanschverbindungen. Hier handelte es sich allerdings um das Kühlsystem der Hauptmaschine. Auch an Kühlsystemen von Nebenaggregaten gab es ähnliche Probleme. [...]

Dipl.-Ing. Norbert Weimer (Klinger GmbH)

In den letzten Jahren sind in der gummiverarbeitenden Industrie die Anforderungen hinsichtlich Qualität und Verarbeitung von Kautschukmischungen merklich gestiegen. Dabei steht der Wunsch nach sauberen, nicht mit Schmutz- und Fremdstoffen und nicht dispergierten Inhaltsstoffen verunreinigten Kautschukmischungen, besonders im Vordergrund. Die unzulässigen Verunreinigungen verursachen eine Erhöhung der Ausschuss- und Abfallrate durch Störungen im Prozess sowie eine Unterschreitung der geforderten Qualitätsmerkmale der Endprodukte. Insbesondere stellt die Verarbeitung von empfindlichen und hochbeschleunigten Mischungen die Gummiindustrie vor neue Aufgaben. In der Vergangenheit kam es bei dem Strainern mit herkömmlichen Schneckenextrudern oftmals zu Prozess-Störungen und Materialschädigungen mit entsprechend hohen Kosten durch den Materialabfall sowie die Prozessunterbrechung. Oftmals wurde aus diesen Gründen auf das Strainern des Materials verzichtet. Aus wirtschaftlichen Gründen werden ebenso Produktivitätsverbesserungen und Prozessoptimierungen gefordert. Die Roll-ex Zahnradextruder-Technologie ermöglicht aufgrund schonender Materialbehandlung und geringer Abfallmengen entscheidend diese vorgenannten Forderungen. Es können Mischungen mit feinsten Sieben filtriert werden. Dabei stehen  leistungsfähige Maschinen für die unterschiedlichen Straineranwendungen innerhalb der verschiedenen Herstellungsprozesse zur Verfügung. [...]

Winfried Trost (Uth GmbH)
Dynamische Dichtungen und O-Ringe:

Nach DIN 50323-2 ist Verschleiß folgendermaßen definiert: „Verschleiß ist der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers, hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers.“

Bei einem tribologischen System (Tribosystem) handelt es sich um das Zusammenwirken von zwei sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen, dem Grundkörper, dem Gegenkörper, einem Zwischenstoff sowie dem das System umgebenden Medium. Jedes dynamische Dichtsystem ist ein tribologisches System. Die Zusammensetzung dieses Systems sowie die Stoff- und Formeigenschaften der beteiligten Bauelemente beeinflussen wesentlich die Verschleißvorgänge. Verschiedene Modelle und Theorien versuchen die Entstehung der Oberflächenveränderung im mikroskopischen Bereich zu beschreiben und über Formeln berechenbar zu machen. Uetz dokumentiert einige davon in seinem Buch Tribologie der Polymere.

Diese mikroskopischen Verschleißvorgänge können und sollen in der hier beschriebenen Verschleißsimulation nicht nachgebildet werden. Was in der entwickelten Verschleißsubroutine nachgebildet wird, ist die aus diesen Verschleißvorgängen resultierende Volumenreduktion – der Materialverlust. Die notwendigen Eingangsdaten sind mit einer geeigneten Prüfeinrichtung zu ermitteln. Der Triboprüfstand ermöglicht es den Verschleiß von ringförmigen Prüfkörpern, beispielsweise aus PTFE-Compound, auf unterschiedlichen Gegenlaufflächen, unter dichtungsnahen Bedingungen zu messen. Bei konstanten Betriebsbedingungen, wie z.B. Gleitgeschwindigkeit, Temperatur, Schmierstoff und insbesondere Anpressung, wird die Verschleißhöhe über die Versuchszeit ermittelt. [...]

Dirk Weber (Universität Stuttgart Institut für Maschinenelemente)

Die Präsentation gibt einen Überblick zu Bauweise und Funktion der interseal®-Wellenlippendichtungen. Diese Dichtelemente sind bei Standard- und speziellen Anwendungen in den Industriebereichen Chemie, Pharma, Lebensmittel und anderen Einsätzen eine wirtschaftliche und sehr betriebssichere Lösung zur Abdichtung von Mischwerken und Pumpen. Dabei werden die Gleitgeschwindigkeiten für diese trockenlaufenden Dichtungen derzeit noch bei  6 bis 7 m/sec.  bzw. 10 bis 12 m/sec  begrenzt. Geplant sind künftig Gleitgeschwindigkeiten von 15 bis 25 m/sec und höher.  Durch geeignete tribologisch leistungsfähige Werkstoffe, also der Laufpaarung Lippe im Anlauf gegen eine Wellenschonhülsenoberfläche können  höhere Anforderungen gefahren werden.  Zu betonen ist, dass die Wellenllippendichtungen trocken –  also ohne Spülund Sperrmedium – arbeiten.  Dabei sind mit Maschinen, bei denen bisher Stopfbuchspackungen oder Gleitringdichtungen gelaufen sind und versagt haben, hervorragende Laufergebnisse erzielt worden. [...]

Rolf Schmitz (Interseal Dipl.-Ing. Rolf Schmitz GmbH)

Radialwellendichtringe werden im allgemeinen als geschlossene Ringe gefertigt und vor dem Zusammenbau, der aus mehreren Einheiten (z.B. Motor und Getriebe) bestehenden Aggregate, auf die Welle aufgesteckt. Es kommt vor, dass eine solche Dichtung bei der Wartung oder Reparatur ersetzt werden muss. Dazu muss das Aggregat soweit demontiert werden, dass ein Wellenende freiliegt, sodass die Ersatzdichtung aufgesteckt werden kann. Um den dazu notwendigen extremen Aufwand,  insbesondere bei grossen Wellendurchmessern, zu vermeiden, ist es wesentlich einfacher geworden, die Ersatzdichtung in Teilen herzustellen, die beim Einbau zu einem geschlossenen Ring verbunden werden. [...]

Siegmar Kreutzer (VR Dichtungen GmbH)

Die heutige Wirtschaftslage erfordert ein straffes Kostendenken mit vermehrtem Blick auf die Verursachung von Kosten und deren Beseitigung. Wir, die Firma AESSEAL, Hersteller von Gleitringdichtungen, haben aus diesem Grund den Blick weg von der GLRD hin zu dem gesamten abzudichtenden Aggregat gerichtet. Hierbei wurde schnell klar, dass ein Verursacher von Kosten in den nicht immer zufriedenstellend arbeitenden Wälzlagerabdichtungen (z.B. Radialwellendichtringe/Labyrinthabdichtungen) zu finden ist. Bei der Analyse der existierenden Abdichtsysteme wurde schnell Verbesserungspotenzial deutlich: – geringe Standzeit bei „Mangelschmierung“ oder nicht optimalen Einsatzbedingungen – Wellenschäden durch Einlaufspuren – Leckagen bei vertikalen Anwendungen (Labyrinth). [...]

Bernd Höflein (Aesseal Deutschland AG)

Die Entwicklung zuverlässiger Produkte erfolgt unter Randbedingungen, die sich zunehmend verschärfen: höhere Komplexität, größere Funktionalität, steigende Produkthaftung, gestiegene Kundenanforderungen, verringerte Entwicklungskosten, kürzere Entwicklungszeiten und Minimierung der Fehlerkosten. Die hohe Produktzuverlässigkeit wird heute nicht mehr alleine auf dem klassischen Weg über ausgereifte Konstruktionsmethoden und -verfahren sichergestellt, vielmehr wird mit der Anwendung spezieller analytischer Zuverlässigkeitsmethoden versucht, die gestiegenen Forderungen zu erfüllen. Zur Gewährleistung von hohen Zuverlässigkeitsanforderungen ist eine nur qualitative Aussage über die Produktzuverlässigkeit nicht ausreichend. Vielmehr sollten durch quantitative Analysen Aussagen über das Ausfallverhalten des Produktes gemacht werden. Das Institut für Maschinenelemente hatte den Auftrag Stangendichtungen unterschiedlicher Hersteller hinsichtlich ihres Dicht- und Verschleißverhaltens zu testen. Im Anschluss an diese Untersuchungen wurden folgende Fragen gestellt: – Lassen sich aus diesen Tests Aussagen zur Zuverlässigkeit der Dichtungen ableiten? – Welche Testbedingungen müssen eingehalten werden, um ausreichende Zuverlässigkeitskennwerte nachzuweisen? Die Zuverlässigkeitsbetrachtungen im vorliegenden Aufsatz sollen einen Überblick über Testmethoden und ihre Randbedingungen geben. [...]

Dr. Heydrun Schröpel (Universität Stuttgart Institut für Maschinenelemente)

Die alteingeführten Stopfbuchspackungen sind in ihrem Aufbau aufwändig und ineffizient. Der Druckabbau über die Packungsringe erfolgt hauptsächlich über die letzten zwei bis drei Ringe. Das bedeutet, dass die vorgeschalteten Ringe ausser als Schmutzabstreifer oder Distanzringe kaum eine Funktion erfüllen.

Die Ursache dieser Ineffizienz liegt in der Physik begründet. Das Reibungsgesetz lehrt, dass ein Reibungswinkel von 90° (Reibungskegel) den schlechtesten Wirkungsgrad hat.

Das bedeutet für den Packungssatz, dass die einzelnen Packungsringe unterschiedlich stark verpresst werden  und somit auch unterschiedlich grosse Dichtkräfte erzeugen. Die vom Medium am weitesten entfernten Ringe erzeugen die größten Dichtkräfte, da diese zuerst und somit am meisten verpresst werden. Diese Ringe haben die geringste Schmierung und Kühlung durch das Medium, wodurch die Gefahr des Überhitzen oder Anfressen steigt. […]

Roger A Bartholdi (Kubo-Tech AG)

Eine häufige Ursache für O-Ring-Ausfälle sind eine nicht ausreichende Beständigkeit gegenüber den abzudichtenden Medien. Eine  gute  Werkstoffverträglichkeit mit dem Dichtungswerkstoff setzt eine ausreichende Quellbeständigkeit und eine gute chemische Beständigkeit voraus.

Bei statischen O-Ring-Abdichtungen kann man bei normgerechter Nutauslegung (DIN 3771 Teil 5) davon ausgehen, dass dem O-Ring auch bei ungünstigsten Toleranzlagen mindestens 15 % seines Volumens zur Quellung zur Verfügung stehen. Selten gibt es bei statischen O-Ring-Abdichtungen Quellprobleme, solange die in Laborversuchen ermittelte Quellrate unter 30 % liegt.  Erst bei höheren Quellraten besteht die Gefahr, dass der O-Ring infolge einer Nutüberfüllung in den Dichtspalt gedrückt und an den Enden zerstört wird, siehe Bild 7.2. Dies muss nicht zwangsläufig zu einem Dichtungsausfall führen, allerdings stellt dies einen undefinierten Betriebszustand dar, der insbesondere auch durch die erzeugten losen Gummipartikel für ganze Anlagen  und Prozesse zum Betriebsrisiko wird. Besonders empfindlich auf Quellung reagieren dynamische O-Ring-Abdichtungen. Bereits bei Volumenzunahmen über 8– 10 %, in Sonderfällen auch schon bei geringeren Quellungen, kann die Reibkraft stark zu- und der Abriebwiderstand  erheblich  abnehmen. Dadurch kann sich die Laufzeit der Dichtung wesentlich verkürzen. Daher wird  vor Einsatz von O-Ringen als dynamische Abdichtung die Durchführung von Quelltests empfohlen. Bei statischen Anwendungen ist die Empfindlichkeit gegenüber Quellung viel geringer, daher ist es dort  meistens ausreichend, die Quellraten sinnvoll abschätzen zu können, ob diese die oben genannten Kriterien (max. 30 %) erfüllen oder nicht. Ein Volumenschwund, beispielsweise infolge hoher Weichmacheranteile, sollte vermieden werden, da dies zu einer wesentlichen Lebensdauerverkürzung führen kann. [...]

Bernhard Richter (O-Ring Prüflabor Richter)

Aufgrund ständig steigender Anforderungen an Maschinen und Anlagen unterliegen nahezu alle Systemkomponenten und Bauteile einer fortwährenden Optimierung und Weiterentwicklung. So werden heute Anforderungen an Hydraulikanlagen gestellt, welche vor einiger Zeit noch als unerfüllbar betrachtet wurden, z.B. wird durch den Einsatz moderner Steuerungselemente aus einem Hydraulikzylinder ein Bauteil, welches präzise Positionieraufgaben erfüllen kann.

Wesentlicher Bestandteil in solchen Hydraulikanlagen ist das Dicht- und Führungssystem von Zylindern. Durch den Einsatz moderner Werkstoffe und weiterentwickelter Geometrien wird die allgemeine Forderung nach leckagearmen Betrieb über weite Bereiche recht gut erfüllt, andererseits stößt man im Gegenzug dabei jedoch auf andere Probleme wie z.B. Reibung und den so genannten Stick-Slip-Effekt, ein ruckartiges Gleiten bei niedrigen Verfahrgeschwindigkeiten. Bei allen Hydraulikzylindern wird innerhalb eines Arbeitshubes ein Bereich niedriger Gleitgeschwindigkeiten durchfahren, zumindest beim Anfahren und Abbremsen. Wird dieser Bereich relativ schnell durchfahren, so wird Stick-Slip nahezu nicht wahrgenommen und stellt für den Betrieb auch kein wesentliches Problem dar. Anders ist die Situation jedoch bei Anlagen, bei denen eine langsame Verfahrbewegung notwendig ist. So ist z.B. ein Rückgleiten im Anfahr- und Abbremsbereich bei hydraulischen Zylindern von Liftanlagen äußerst störend oder kann Stick-Slip von Vorschubzylindern bei Stranggussanlagen zu Rattermarken am Endprodukt führen. Positionieraufgaben des Zylinders bei langsamer Annäherung an die Endlage werden wesentlich erschwert bzw. teilweise unmöglich, wenn StickSlip auftritt. Bild 8.1 zeigt die  Ölspur  an einer ausfahrenden Kolbenstange, hervorgerufen durch Stick-Slip. [...]

Andreas Gruber (ECONOMOS AUSTRIA GES.m.b.H)

Bei der Gebäudeeinführung von Versorgungsleitungen (Strom, Wasser, Gas, Telekommunikation, Belüftung etc.) muss der, zwischen der Wandöffnung – für gewöhnlich eine Kernbohrung – und der durchgeführten Leitung ausgebildete Ringspalt, verschlossen werden. Zusätzlich zur Fixierung der Leitung in der Wand muss beim Verschließen des Ringspaltes insbesondere eine zuverlässige Abdichtung – gegen Feuchtigkeit und drückendes Grundwasser – gewährleistet werden. Am Markt sind für diese Befestigungs- und Abdichtungsaufgabe Produkte etabliert, die bei sachgerechter Anwendung bereits ein hohes Maß an Sicherheit garantieren.

Ringspaltleckagen, die beispielsweise durch Erdsetzungen, nachträgliche Bodenverdichtung oder thermisch/mechanische Wechselbelastungen der Leitungen entstehen, können die am Markt etablierten Systeme nicht kompensieren.

Bei den Trockeneinbausystemen (Verspannsysteme) besteht durch Nachspannen der Gummidichtelemente zwar eine Möglichkeit der Kompensation von Leckagen, jedoch sind die Elemente systembedingt nur für festgelegte Rohrgeometrien verwendbar und so nur begrenzt nachspannbar, im Vergleich zum Nasseinbau relativ teuer und nachträglich nicht immer zugänglich. Gleichzeitig werden an die Einbaubedingungen hohe Anforderungen, wie z.B. die exakte Zentrierung der Leitung im Ringspalt, gestellt. Beim Nasseinbau führen Haarrisse in der Ringraumverfüllung zwangsläufig zu Undichtigkeiten. Auch eine unzureichende Haftung der Verfüllmasse auf der Oberfläche der Hausanschlussleitung, wie dies z.B. bei Polyethylen-Oberflächen der Fall sein kann, stellt ein Gefahrenpotenzial für Leckagen dar. […]

Holger Wack (Fraunhofer ICT Gel-Dichtung)
Werkstoff – Herstellung – Anwendung:

Bei der Materialauswahl für Dichtungswerkstoffe sind die Haupteinflussgrößen Einsatztemperaturbereich und die abzudichtenden Medien. Die Größe der Verformung, bestimmt durch den Anpressdruck, die Art der Verformung, d.h. handelt es sich um eine statisch oder dynamisch belastete Dichtung, die Zahl der Lastzyklen und die Richtung der Verformung bilden weitere Kriterien für die Auswahl des Werkstoffs und die konstruktive Gestaltung der Dichtung. Die abzubildende Dichtungsgeometrie und der vorgegebene Einbauraum legen den Dichtspalt, der vom  Dichtmedium überbrückt werden muss, fest. Eine wesentliche Rolle für oder gegen den Einsatz von TPE oder Gummi, spielt die Stückzahl sowie die Dichtungsgeometrie, die oft durch den zur Verfügung stehenden Bauraum bestimmt wird.

Sowohl Gummi als auch TPE erlauben als  weiche Dichtungswerkstoffe größere Herstellungstoleranzen für die Dichtungen und die sie aufnehmenden Bauteile, da sie sich gut an die Einbaugeometrie anpassen. Zugleich entstehen bei der Vorspannung bzw. Zusammenpressung von Dichtungen aus TPE oder Gummi verhältnismäßig geringe Kontaktspannungen. Beide Werkstoffe verhalten sich nahezu inkompressibel und übertragen deshalb einen hydrostatischen Druck gleichmäßig in alle Richtungen. [...]

Kurt Gebert (Allod GmbH & Co KG)

Welche Elastomere werden zu den „Hochleistungselastomeren“ gerechnet? In dieser Präsentation konzentrieren wir uns auf HNBR, Aflas, Hochleistungs-FPM und Perfluorelastomere.

HNBR

Durch Hydrieren von Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk entsteht ein Elastomer mit verbesserter Öl- und Treibstoffbeständigkeit sowie einer besseren Wärme- und Ozonbeständigkeit als NBR.

HNBR-Werkstoffe schließen die Lücke zwischen NBR und FPM in vielen Anwendungsbereichen, in denen gleichzeitig Wärmebeständigkeit und Beständigkeit gegen aggressive Medien gefordert sind und können daher eine preisgünstige Alternative zu FPM-Elastomeren sein. Sie finden weite Verbreitung in Ölfeld- und Kfz-Anwendungen.

TFE/P (Aflas)

Dieses Copolymer aus Tetrafluorethylen und Propylen verfügt über eine verbesserte Chemikalien- und Wärmebeständigkeit im Vergleich zu EPDM und eine bessere Beständigkeit gegen saure Öle und Gase, Wasser, Dampf und starke Säuren als FPM.

TFE/P-Elastomere finden weite Verbreitung: hauptsächlich in der Ölförderung und bei chemischen Prozessen als O-Ringe und Dichtungen, als Kabelisolierung und Ummantelung sowie zur Auskleidung von Schläuchen, dort, wo hohe Temperaturbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit wichtig sind. TFE/P-Elastomere sind außerdem beständig gegen Dampf und Wasser bei sehr hohen Temperaturen. Fluorelastomere

 FPM sind hoch fluorierte Kohlenwasserstoff-Polymere, die über eine außergewöhnlich gute Beständigkeit gegen Oxidation, Witterung, Flammen, Chemikalien und gegen Quellung in einem großen Spektrum von Flüssigkeiten verfügen. Spezielle Typen, d.h. Hochleistungs-FPM, haben eine verbesserte Dampfbeständigkeit, bessere Hochtemperatur- und Tieftemperatureigenschaften, eine bessere Beständigkeit gegen saure Medien usw. [...]

Geoff Stockley (PPE Precision Polymer Engineering Ltd)

Immer mehr Flachdichtungen werden mit digitalen Schneidemaschinen „on demand“ produziert. Diese Entwicklung hatte vor rd. vier Jahren in den Hochlohnländern Europas erstmals begonnen und hat sich seitdem weltweit ausgebreitet, übrigens auch schon in einigen Niedriglohnländern wie z.B. China.

 Parallel mit der Ausweitung der internationalen Märkte ist die technische Entwicklung weitergegangen. Aufgrund der speziellen Materialien in der Dichtungstechnik wurden die Schneidewerkzeuge „schneller“ gemacht. Bei der Software gibt es erste ‚intelligente‘ Lösungen speziell für die Dichtungsherstellung, und auch bei der Dichtungskonstruktion selbst gibt es einen Trend zur besseren Nutzung der digitalen Schneidetechnik. Das digitale Stanzschneiden hatte zunächst als typische  Rationalisierungsinvestition zur Rückführung der Personalkosten in der manuellen Dichtungsherstellung gedient. Inzwischen werden aber auch immer häufiger Dichtungen digital geschnitten, die vormals in einer Stanzfertigung erzeugt worden waren.

Wir haben im Rahmen unseres Fachvortrages auf der ersten ISGATEC im Jahre 2002 die technischen und ökonomischen Grundlagen der digitalen Produktion von Dichtungen im Detail dargestellt.

Hier noch einmal die Kernpunkte:

– Digitale Schneidemaschinen sparen Personal und Kosten.

– Sie verkürzen die Durchlaufzeiten der Aufträge und sparen Material.

– Sie führen zudem zu deutlich besserer Qualität der so produzierten Dichtungen. [...]

Claus-Wilhelm Riepe (Aristo Graphic Systeme GmbH & Co. KG)

Die Herstellung von Profilen aus Kautschukmischungen gehört mit zu den wichtigsten Fertigungsverfahren in der Gummiindustrie. Je nach Verwendungszweck und Einsatzbedingungen können Gummiprofile vielfältig geometrisch gestaltet und mit Mischungen geeigneter Rezepturen hergestellt werden. Für die Herstellung eines Gummiprofils, das den gewünschten funktionellen Anforderungen  zufrieden stellend und dauerhaft gerecht werden soll, müssen im  Vorfeld  die  Einsatzbedingungen , das heißt  Einbausituation  und Art der Beanspruchung möglichst exakt abgeklärt werden. [...]

Klaus Wiegers (EUG GmbH Extrusions- und Gummitechnik)

Keramische Werkstoffe und Komponenten haben sich infolge ihrer guten Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit seit langem in der Dichtungstechnik etabliert. Zu diesen keramischen Werkstoffen wird ein genereller Überblick von deren charakteristischen Eigenschaften gegeben sowie das komplexere tribologische, abrasive und korrosive Verhalten diskutiert. Dabei wird speziell das Verhalten unter Mangelschmierungs- und Trockenlauf-Bedingungen charakterisiert, und darauf basierend, Möglichkeiten aufgezeigt, bestehende technische Grenzen mit neuen keramischen Werkstoffen und Paarungen unterschiedlicher Werkstoffe zu überwinden.

Dichtungen bzw. Dichtsysteme sind wichtige Konstruktionselemente für technische Systeme, die Fluide wie Flüssigkeiten, Gase, Feststoffsuspensionen etc. fördern. Diese einfache Definition impliziert, dass für verschiedenste Aufgaben unterschiedliche Systeme zum Einsatz kommen, wobei eine wichtige Unterscheidung die in statische sowie dynamische Dichtstellen ist. Letztere werden in allen bewegten Maschinen und Apparaturen wie Pumpen, Kompressoren etc. benötigt und stellen anspruchsvolle technische Systeme dar. Hierbei ist wiederum zu unterscheiden zwischen berührenden und berührungsfreien Dichtungen, wobei für erstere Stopfbuchsen, Gleitringdichtungen, Radialwellendichtungen etc., für letztere Labyrinth-Spaltdichtungen, Sperrluftdichtungen etc. Beispiele technischer Ausführungsformen sind. Einen umfassenden Überblick dazu gibt Haas /Haas 02/. Bei berührungsfreien dynamischen Dichtungen wird mit thermodynamischen und strömungstechnischen Effekten der abzudichtende Stoff so gut wie möglich zurückgehalten d.h., der unvermeidliche Lekagestrom wird so gering wie möglich gehalten. Hieraus ergibt sich, dass auch der Gegenlauffläche große Bedeutung zukommt. [...]

Dr. Gerhard Wötting (H. C. Starck Ceramics GmbH & Co. KG)

Die Reinigung von Werkzeugen und Formen im Bereich der Kunststoff- und insbesondere der Vulkanisierindustrie stellt einen schwer zu bewertenden Produktionskostenfaktor dar. Der Einsatz konventioneller Partikel-Strahltechnik bewirkt Oberflächen-Abrasion und kann bereits nach wenigen Reinigungszyklen zur Zerstörung des Spritzgusswerkzeugs führen. Die moderne Formenreinigung durch Laserstrahlung ist vielfach eine schonende und ökonomische Alternative.

Bei der Reinigung von Werkzeugen in der Kunststoff- und Vulkanisierindustrie kommen vielfach klassische Reinigungsmethoden zum Einsatz:

– manuelles Bürsten und Wischen (z.B. mit speziellen Reinigungstüchern)

– Ultraschallreinigung in Kombination mit speziellen Reinigungslösungen (z.B. wässrige Lösungen)

– chemische Reinigungsmittel, die auf die Werkzeugoberfläche gesprüht werden und nach einer Einwirkphase neutralisiert/abgespült werden (z.B. Natronlauge)

– das Bestrahlen der Werkzeugoberfläche mit tiefgefrorenen CO2-Partikeln (CO2-Pallet-Strahlen)

– mechanisches Partikelstrahlen bei dem als Strahlmedien z.B. Walnussschalen, Kunststoffpartikel oder auch Glasperlen zum Einsatz kommen. [...]

Edwin Büchter (Clean-Lasersysteme GmbH)

Unter Dichtungsschäumen versteht man den direkten Auftrag eines 2-K Systems auf ein Bauteil zur Herstellung einer Dichtung. PUR- oder SilikonSchaumsysteme haben sich als besonders geeignete Werkstoffe erwiesen. Die Dichtung wird mit einem Roboter auf eine Ebene oder in eine Nut aufgetragen. Es wird zwischen thixotropen, kompakten, soften und flüssigen Schaumsystemen unterschieden.

FIPM (Foam In Place Material) Klassifikation Wo finden FIPM Anwendung?

– Isolation

– Vibrations- und Geräuschdämpfung

– Trennung von gasförmigen, flüssigen Medien oder Partikeln

– hoher Toleranzausgleich

Die FIPM Technologie im Vergleich zu anderen Dichtungstechniken:

1. Gestanzte Dichtungen aus Plattenmaterial

2. Geformte Dichtungen Herstellung als Formteil (O-Ring)

3. PSA (pressure sensitive adhesive) Zuschnitte aus profilierten EndlosDichtungsbändern

4. Extrudierte Dichtungen (EPDM, Moosgummi, Silikonschaum ...)

5. Applikation unmittelbar auf das Bauteil (FIPM) [...]

Roland Apenburg (Cannon Deutschland GmbH)

Zur Lecksuche und Dichtheitsprüfung an Dichtsystemen wird heute häufig Helium als Prüfgas eingesetzt. Für eine Reihe von Anwendungen hat sich dagegen die Verwendung von Wasserstoff als sinnvoll erwiesen. Als Prüfgas wird bei der Wasserstoff-Methode ein Standardgemisch aus 5 % Wasserstoff und 95 % Stickstoff verwendet, das nicht brennbar ist. Vom TÜV Süddeutschland durchgeführte Messungen haben gezeigt, dass die WasserstoffMethode geeignet ist, Prüfungen auf Basis der TA-Luft durchzuführen. Die dabei gewonnenen Ergebnisse sind mit Messungen auf der Basis von Helium vergleichbar. Aufgrund der deutlich einfacheren Messtechnik ergeben sich Vorteile bezüglich Dauer, Kosten und Flexibilität der Messungen. Die Unterschiede werden anhand von Beispielen dargestellt.

Die Forderung des Nachweises von zulässigen Leckageraten ergibt sich aus Vorschriften des Betreibers oder aus Regelwerken wie unter anderem aus der TA-Luft bzw. der VDI 2440. Dort ist eine Leckagerate von 1 · 10–4 mbar · l/ (s · m) definiert. Leckageraten in dieser Größenordung können in der Regel nur mit Prüfgasverfahren nachgewiesen werden. Andere Verfahren zur Dichtheitsprüfung wie schaumbildende Mittel, Wasserbad oder auch eine Differenzdruckmessung sind in der Praxis nur bis zu einer Nachweisgrenze von ca. 1 · 10–3 mbar l/s einsetzbar und daher nicht geeignet. [...]

Matthias Block (Sensistor-Technologies GmbH)

Dichtungsteile, so klein sie sein mögen, können großen Schaden verursachen. Das mag der folgende Fall aus meiner Praxis demonstrieren: Anfang 2002 bestellte eine Installationsfirma, nennen wir sie Wasch & Becken, bei einer Stahl- und Metallgroßhandlung, sagen wir der Stamet GmbH, 2 Tonnen Messing-Rundrohre MS58 der Abmessung 26 mm × 18 mm und der Legierung CuZn39Pb3 gemäß DIN EN 12168 zum Rechnungswert von 5.289,60 €. Die Rohre sollten thermisch entspannt sein; denn Wasch & Becken wollte aus den Rohren Wandscheiben schneiden, sie aufbiegen und sie innen und außen mit Gewinden versehen, um sie in Vorwandinstallationen zu verwenden, die für die Sanierung von Plattenbauten bestimmt waren. So geschah es. Doch schon bald nach der Installation von ca. 10.000 Becken stellten sich Wasserflecken in Wänden und Böden ein. Der Grund hierfür war schnell ermittelt: Längsrisse in den Wandscheiben. Ein Gutachter stellte fest, die Rohre seien nicht thermisch entspannt gewesen, daher hätten sie die Aufweitung nicht vertragen. Die Scheiben mussten jetzt mit hohem Aufwand von ca. 100.000 € ausgewechselt werden. Zusätzlich drohten die Kosten für die Beseitigung der Wasserschäden. Aufwand hierfür: geschätzte 2 Millionen Euro! Wasch & Becken möchte jetzt sowohl die 100.000 € von der Stamet GmbH ersetzt haben als auch sicher sein, dass sie nicht auf 2 Millionen Euro sitzen bleibt. Also: Wie ist dieser Fall rechtlich zu beurteilen? [...]

Peter Henseler (Kanzlei Henseler, Nusser & Partner)
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