Dynamische Dichtsysteme

Aktuelles / Entwicklungen - Dynamische Dichtsysteme

27.04.2017

Auf der Hannover Messe hat Trelleborg mit Roto KA einen neuen Radialwellendichtring als Design Study vorgestellt. Diese Studie ist eine Antwort auf die bestehende Variantenvielfalt und die Leistungsgrenzen herkömmlicher Rotationswellendichtungen. Kennzeichen sind Zufuhr- und Abfuhrkanäle auf der druckzugewandten Seite. Diese erlauben in einem umlaufenden Spülkanal die Zu- und Abfuhr des Druckmediums. Um der Variantenvielfalt zu entsprechen und trotzdem vielfältige Anforderungen zu erfüllen, besitzt das Design zudem einen modularen Charakter in den Grundauslegungen.

Durch das neue Zufuhr- und Abfuhrkanalkonzept wird das Öl in Bewegung gehalten und sammelt sich nicht mehr an einer Stelle. Durch die symmetrische Anordnung und Drehrichtungsunabhängigkeit kann in einer Art Druckumlaufschmierung durch das Druckmedium und mit dessen Transport ein direkter Einfluss auf das Reibmoment unmittelbar und auf die durch Reibung entstehende Wärme erreicht werden. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Dichtung aus. Mit dem modularen Charakter in den Grundauslegungen wird die Anpassung an verschiedene Einsätze möglich. Eine radiale Auslenkung z.B. oder ein Wellenschlag werden durch die mittige Anlenkung der radial gerichteten elastischen Membran ohne große Veränderung der Umfangsspannungen (Kontaktlängen) ermöglicht. Die Verwendung von zwei Federelementen erlaubt auch den Einsatz für beidseitige Abdichtung. Um die unterschiedlichen Einbausituationen abdecken zu können, kann das Dichtprofil ohne Versteifungsring am statisch dichtenden Teil auch in geschlossene Nuten montiert werden. Bei Montage in offene Einbauräume wird entweder der Versteifungsring integriert oder ein Blechwinkel um das Dichtprofil ergänzt. Bei Druckbelastung kann der druckabgewandte Federring durch einen soliden Stützring ersetzt werden. Dann kann (ein abgeschlossenes Gehäuse vorausgesetzt) auch Druck bis zirka 3 MPa abgedichtet werden, ohne dass die Dichtung im dynamischen Dichtbereich wesentlich und damit funktionsrelevant verformt wird. Eine an den soliden Stützring angebundene Dichtlippe kann adaptiv für eine Schmutzabstreiffunktion angebracht werden, die dann in der elastischen Lagerung mit ausgeglichener Normalkraft gegen die rotierende Welle angelegt wird.

Trelleborg Sealing Solution, Roto KA.
10.03.2017

Auf der Hannover Messe 2017 zeigt Trelleborg Sealing Solutions sein aktuelles Produkt- und Serviceportfolio für unterschiedliche Branchen - von der Luft- und Raumfahrt über den Maschinenbau bis hin zu Industrien, in denen Antriebs- und Fluidtechnik eine zentrale Rolle spielen. Im Fokus stehen dabei Dichtungslösungen, die hydraulische und pneumatische Systeme zuverlässig abdichten. Ein zentrales Thema ist das serienreife Lubrication Management, das mit Experten diskutiert werden kann.

Polymerlösungen sind in nahezu jedem Gerät - und damit auch in jedem Fertigungsprozess - als Komponenten vorhanden. Deshalb stehen nicht nur Dichtungslösungen aus Elastomer- und thermoplastischen Werkstoffen im Fokus, sondern auch die gesamte Prozesskette der Kunden. Von Einsatzgebieten im Weltraum bis zur Tiefsee bietet Trelleborg Sealing Solutions die passenden Dichtungslösungen – egal ob klassischer O-Ring oder kundenspezifisch entwickelte Dichtungen und Formteile. Mit Hand-in-Hand-Engineering unterstützt und begleitet Trelleborg Anwender entlang der gesamten Prozesskette – angefangen vom Design-Prozess über das Testen der neuentwickelten Dichtungslösung bis hin zur serienreifen Anwendung. Exemplarisch wird hierzu in Hannover der gesamte Entwicklungsprozess eines LSR-Formteils aus Flüssigsilikon für eine Bistrokaffeemaschine eines namhaften Herstellers gezeigt.
 Darüber hinaus können Interessierte mit Experten das neue Prinzip Lubrication Management diskutieren, welches im Jahr 2015 zum ersten Mal als Design Study vorgestellt wurde. Nun ist das Konzept ausgereift und kommt in hydraulischen Dichtsystemen mit dem optimierten Schmierfilm an der Hochdruckdichtung zum Einsatz. Das Lubrication Management passt den Schmierfilm im Dichtsystem an die Belastung der Einzelelemente an. Genau dort, wo Reibung und Verschleiß am größten sind – im Dichtspalt, dem Kontaktbereich zwischen Dichtung und Gegenlauffläche. Die Dichtkanten der Primärdichtung werden im Kontaktbereich zur Kolbenstange durch Radien ersetzt, sodass der Schmierfilm bis zur Sekundärdichtung vordringen kann und so Reibung und Verschleiß an beiden Elementen, also im gesamten Dichtsystem, reduziert. Neben Dichtsystemen für die Hydraulik werden auch pneumatische, also durch Druckluft betriebene Anwendungen unter die Lupe genommen und an den Branchenkompetenztischen ausgestellt. Sie spielen z.B. bei Land- und Baumaschinen eine Rolle, die häufig mit einer zentralen Reifendruckregelanlage ausgestattet sind. Je nach Straßenbelag oder Beschaffenheit des Geländes wird der Reifendruck an die wechselnden Betriebsanforderungen optimal angepasst. Eine Abdichtung der Achse ist nur erforderlich, wenn der Reifendruck erhöht oder verringert werden soll. Die Trelleborg Dichtung Turcon Roto L dichtet nur bei Bedarf und verlängert so die Lebensdauer der Dichtungen bei gleichzeitiger Senkung des Kraftstoffverbrauchs.  Hannover Messe: Halle 20, Stand A50

Trelleborg Sealing Solutions, Lubrication Management.
10.03.2017

Das Buch „Zur Tribologie der Schmierfette“ von Prof. Dr.-Ing. Erik Kuhn wurde vom expert verlag in einer 2., neu bearbeiteten und erweiterten Auflage herausgegeben. Der Leser erhält in diesem Werk eine ausführliche Darstellung der Einbeziehung des Schmier­stoffes »Schmierfett« in eine tribologische Analyse sowie eine grundlegende Recherche zum tribologischen Prozess bei An­wesen­heit eines Schmierfettes.

Es wendet sich an Interessenten in wissenschaftlichen Einrichtungen der tribologischen Forschung, an Hochschullehrer und Studenten tech­nischer Fachrichtungen sowie Interessenten in Forschung und Entwicklung  der Schmierstoffindustrie, Lagerindustrie, des allgemeinen Maschinenbaus.Die Vorgehensweisen zur Quanti­fi­zierung von Reibungsenergieverlusten und des Verschleiß­ver­haltens fettgeschmierter Paarungen werden erläutert; die traditionelle »Energetische Betrachtungs­weise« ist kom­pakt abgehandelt und in einem separaten Kapitel erörtert. Die Betrachtung des Ver­schleißes wird auf den Schmierstoff ausgeweitet. Neuer Entwicklung Rechnung tragend, geht das Buch in mehreren Abschnitten auf die thermo­dyna­mische Betrachtung von Reibung und Verschleiß ein. Prof. Dr.-Ing. Erik Kuhn "Zur Tribologie der Schmierfette" Eine energetische Betrachtungsweise des Reibungs- und Verschleißprozesses/ 2., neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2017, 240 Seiten, 188 ABB., A5, broschiert, € 49,80. (Reihe Technik) ISBN 978-3-8169-3339-7.

Prof. Dr.-Ing. Erik Kuhn, Zur Tribologie der Schmierfette.
07.02.2017

Die neuen Radialwellendichtringe der Reihen HMS5 und HMSA10 von SKF sind für ein breites Spektrum industrieller Anwendungsfälle geeignet. Sie entsprechen den in DIN 3760:1996 bzw. ISO 6194-1:1982 genormten Dichtringen mit Außenmantel aus Elastomerwerkstoff. Das Fertigungsprogramm umfasst Dichtringe für metrische Wellen von 6 bis 250 mm und deckt damit alle in diesem Größenbereich in DIN 3760 bzw. ISO 6194-1 genormten Größen und in einem einheitlichen Design ab.

Die Schutzlippe der Bauform HMSA10 bildet einen engen Dichtspalt mit der Lauffläche. Sie ist somit praktisch berührungsfrei und verursacht keine zusätzliche Reibung bzw. Wärmeentwicklung und somit auch keinen zusätzlichen Energieverlust. Die von SKF entwickelten Hochleistungswerkstoffe NBR00925 und FKM00444 bieten eine  gute Alterungsbeständigkeit, eine hohe Beständigkeit gegenüber synthetischen Schmierstoffen, gute Pumpfähigkeit sowie eine hohe Verschleißfestigkeit. Das rillierte Profil des Außenmantels verbessert die statische Dichtwirkung, sorgt für einen sicheren Sitz in der Aufnahmebohrung und mindert die Gefahr des Zurückfederns des Dichtringes nach dem Einbau. Die passenden Dichtungen können Einkäufer und Disponenten ganz einfach auf www.skf-radialwellendichtring.de entweder durch die Eingabe vorhandener Baumaße und Bauformen oder aktueller Lieferbezeichnungen ermitteln. An Ort und Stelle ist auch eine Stapel-Umschlüsselung durch den Import in Tabellenform möglich.

SKF Economos Deutschland GmbH, Umschlüsselung von RWDR
14.12.2016

Die neue Generation reibungsarmer Getriebedichtungen von Freudenberg eignet sich für den Einbau in automatisierte Getriebe. Die Konstruktion der Levitas-Dichtung führt dazu, dass sich im Betrieb ein hydrodynamischer Ölfilm zwischen der Dichtung und der gegenüberliegenden Oberfläche bildet. Im Vergleich zu einer konventionellen Getriebedichtung in einem Automatikgetriebe wird die Reibung reduziert, sodass eine Minderung des CO2 -Ausstoßes des Fahrzeugs um 0,8 g/km realisierbar ist.

Geringe Leckage und minimale Reibung gleichzeitig zu ermöglichen, das ist heutzutage der wichtigste Zielkonflikt bei der Entwicklung neuer Dichtungen. Bislang wird er dadurch gelöst, dass die Dichtringe ein T-förmiges Profil aufweisen. Die verringerte Kontaktfläche zwischen einer sich drehenden Welle und der stehenden Dichtung reduziert die auftretende Reibung bereits deutlich. Die Lösung hat sich bewährt. Allerdings ist eine weitere Reibungsreduzierung über noch kleinere Kontaktflächen nicht mehr möglich. Deshalb wird mit der Levitas-Getriebedichtung  ein ganz neuer Ansatz verfolgt: Die Dichtung schwimmt im Betrieb auf einem hydrodynamischen Ölfilm, den sie selbst erzeugt. Dazu sind auf der Seite der Ringdichtung über den gesamten Umfang kleine Taschen eingebracht. Beginnt sich die Welle zu drehen, dann entstehen durch den dynamischen Druck in den Taschen Axialkräfte, die zum Aufbau des Ölfilms führen. Da zwischen der Welle und dem Dichtring kein physischer Kontakt mehr besteht, verbleibt ausschließlich die Flüssigkeitsreibung, die das Reibmoment um bis zu 70% verringert. Da die Taschen in beiden Richtungen ausgeprägt sind, tritt der Effekt unabhängig von der Drehrichtung der Welle auf. Dies erleichtert eine sichere Montage beim Getriebehersteller. Die Großserienproduktion der Levitas-Getriebedichtungen startet 2017.

Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG, reibungsarmer Getriebedichtungen.
11.11.2016

Nach Analysen von WITTENSTEIN tragen Hochleistungs-Simmerringe von Freudenberg Sealing Technologies zur Zuverlässigkeit von Industriegetrieben, die u.a. auch in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, bei. Die Felddaten über einen Zeitraum von mehr als zehn Jahren zeigen, dass – im Vergleich mit den zuvor eingesetzten Dichtungen aus einem Standard-Werkstoff – die Zahl der dichtungsbedingten Ausfälle um den Faktor zehn zurückgegangen ist. Der Anteil der Ausfälle durch Leckage liegt jetzt nur noch bei 0,025 %, wobei ein Großteil davon auf Frühausfälle zurückzuführen ist.

Die neuen Dichtungen aus dem Elastomerwerkstoff 75 FKM 170055, die an der Antriebs- und Abtriebsseite von High-End-Planeten- und Winkelgetrieben eingesetzt werden, haben beide Unternehmen gemeinsam entwickelt. Der eingesetzte Elastomerwerkstoff zeichnet sich durch seine hohe Verschleißfestigkeit aus. Vorteile bietet er insbesondere beim Einlaufverhalten. Denn Dichtungen aus einem Standard-FKM-Werkstoff neigen unter hohen dynamischen Belastungen zu erhöhter Reibung und Verschleiß und können sich auch in gehärtete Gegenlaufflächen eingraben. Dies führt in der Folge, z.B. bei axialen Störbewegungen, zu Leckagen. Die robusten Eigenschaften des verwendeten Werkstoffs erlauben hingegen, dass die Anpresskraft der Dichtlippe geringer ausgelegt und die Lippe schmaler ausgeführt werden kann, wodurch sich der Verschleiß signifikant verringert.

WITTENSTEIN AG, Hochleistungs-Simmerringe von Freudenberg.
26.09.2016

Das Programm InsECT (Instrument for Estimating the Contact Temperature at Radial Lip Seals), das auf Anfrage kostenlos vom Institut für Maschinenelemente (IMA) der Universtität Stuttgart zur Verfügung gestellt wird, erlaubt es, die Kontakttemperatur bei Radial-Wellendichtungen einfach und präzise abzuschätzen. Das Programm wird über eine intuitive grafische Benutzeroberfläche bedient und bietet eine modulare Bestimmung der Kontakttemperatur: Die im Kontaktbereich anfallende Reibwärme und die daraus resultierende Temperaturüberhöhung lassen sich mit unterschiedlichen, praxiserprobten Verfahren bestimmen. 

Zu den in das Programm implementierten Bestimmungsverfahren für die Temperaturüberhöhung im Dichtkontakt zählt auch die neu entwickelte ExACT-Gleichung. Diese ermöglicht  – im Vergleich zu bisherigen Abschätzverfahren – eine deutlich genauere Vorhersage der Kontakttemperatur, da darin mehr Einflussfaktoren berücksichtigt werden. InsECT wurde am Institut für Maschinenelemente (IMA) im Forschungsprojekt „Multiskalen-Simulationsmodell zur Temperaturvorhersage im Dichtsystem Radial-Wellendichtung“ (HA 2251/27-1) entwickelt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde. InsECT wird auf Anfrage kostenlos zur Verfügung gestellt: http://www.ima.uni-stuttgart.de/insect

Institut für Maschinenelemente (IMA) der Universtität Stuttgart
16.09.2016

Auf der InnoTrans stellt SKF u. a. eine neuartige Zentrifugal-Lippendichtung vor, die in Radsatzlagereinheiten – abhängig vom herrschenden Betriebszustand – dynamisch zwischen Berührung und Nicht-Berührung wechselt. Da diese Konstruktion eine Balance zwischen Dichtfunktion und Reibungsmoment herstellt, lassen sich mit ihr geringere Betriebstemperaturen und damit  längere Wartungsintervalle realisieren.

SKF GmbH, neuartige Zentrifugal-Lippendichtung
09.09.2016

Rillenkugellager mit beidseitiger DU-Dichtung von NSK rechnen sich. Dies zeigt ein Wälzlagertausch der einem Süßwarenhersteller eine jährliche Einsparung von 80.000 € bietet.  Bei der DU-Dichtung handelt es sich um eine hochwirksame, patentierte Kombination aus berührungsloser Labyrinthdichtung und schleifender Dichtung.

Der Hersteller hatte wiederholte wälzlagerbedingte Ausfälle am Fördersystem einer Kaugummi-Dragieranlage, die zu hohen Kosten führten. Im Durchschnitt kam es alle sieben Wochen zu einem solchen Ausfall, der jedesmal Stillstandszeiten und aufwändige Reparaturarbeiten nach sich zog. Nach einer Analyse des Problems wurden konventionelle Rillenkugellager gegen abgedichtete Ausführungen aus dem NSK-Programm ausgetauscht. Die Lager sind beidseitig mit einer eigenentwickelten DU-Dichtung „DDU“ ausgestattet.

Bei der DU-Dichtung schützen drei Dichtlippen das Lagerinnere vor dem Eintritt von Verunreinigungen und Feuchtigkeit. Eine Lippe berührt schleifend die Stirnfläche der Dichtungsnut im Innenring. Die anderen beiden Lippen erzeugen ein Labyrinth und bilden jeweils eine Kammer an jeder Seite der schleifenden Dichtung. Diese Konstruktion bewirkt im Vergleich zu konventionellen Dichtungen deutlich verringerten Schmierstoffverlust insbesondere bei Anwendungen mit rotierendem Außenring. Auch die Anordnung der Lager erwies sich als verbesserungsfähig. An der entscheidenden Förderrolle waren drei Lagereinheiten bündig nebeneinander montiert – jeweils eine Einheit an jeder der beiden Lagerstellen. Allerdings waren die verwendeten Lager nicht für diese Anordnung geeignet, weil sich die Last nicht gleichmäßig auf die einzelnen Wälzlager verteilte und axiale Vorspannung diesen Effekt noch verstärkte. Daher wurden zwischen die Lager jeweils eine Distanzscheibe zu montiert. Das ist gängige Praxis, wenn zwei oder mehr Lager bündig montiert werden sollen, die eigentlich nicht für diese Montageweise geeignet sind. Damit gewährleistet man den erforderlichen Abstand und vermeidet axiale Vorspannung. Außerdem verteilt sich bei dieser Anordnung die Last gleichmäßiger auf die Lager.

NSK Deutschland GmbH, beidseitige DU-Dichtung
08.08.2016

Die bewährte elastomerfreie, gasgeschmierte EagleBurgmann Gleitringdichtung PDGS wurde speziell für extreme Anforderungen mit niedrigen und hohen Temperaturen sowie Hochdruckanwendungen entwickelt. Diese zuverlässige Universaldichtung z.B. in der Öl-/Gasindustrie (LNG-/FPSO-Schiffe), in Pipelines, in Raffinerien oder in der petrochemischen Industrie wurde Ende 2015 im Auftrag eines bedeutenden Kompressorenherstellers  einem dreimonatigen Test- und Dauerbetrieb unterzogen. Das Ergebnis war die Freigabe für Großkompressoren.

Erstmalig wurde diese Kompressordichtung mit einem Wellendurchmesser von 300 mm 2.000 h im Turning Betrieb getestet. Eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 7 min-1/min bei vollem Kontakt der Dichtflächen mit trockenem Stickstoff und zeitweilig Propan stellten die Dichtung auf eine harte Probe. Die DF-Technologie mit dem härtesten bekannten Werkstoff bietet maximale Beständigkeit gegen abrasive Partikel im Prozessgas. Nach Beendigung des Testzyklus wiesen die Dichtflächen keine Beeinträchtigung oder Zerstörung auf, obwohl die Dichtflächen beim Turning konstant berührend liefen. Aufgrund dieses Ergebnisses erteilte der Hersteller seine Freigabe zum Einsatz der Gleitringdichtungen in seinen Kompressoren. In der Regel sind Gleitringe nur für eine sehr begrenzte Zeitspanne im Turning-Betrieb ausgelegt. Längeres Turnen führt normalerweise zu erhöhtem Verschleiß und Zerstörung der Gleitflächen. Ein weiteres Sicherheitsplus unterhalb der Abhebegrenze bieten die Gleitringe mit dieser Beschichtung auch beim Racheting (Knippen). Hier wird die Welle in bestimmten Zeitabständen um 45° weitergedreht, um z.B. thermisch verursachte Verformungen der Welle zu vermeiden. Die Gleitflächen haben auch in diesem Betriebszustand vollen Kontakt. Der Druckeinsatzbereich der Dichtung erstreckt sich von 0 bar bis 450 bar. Stabile Leckageraten und ein sicheres Betriebsverhalten zeichnen die PDGS in allen Betriebszuständen aus. Im Tieftemperatureinsatz zeigt sie eine ausgezeichnete Beweglichkeit der speziell dafür entwickelten dynamischen Nebendichtungen. Sie erfüllen alle Anforderungen wie Nachsetzverhalten, Extrusionsbeständigkeit, Temperatur- und chemische Beständigkeit. Eigenschaften, die der Kompressordichtung und damit der gesamten Anlage eine hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit verleihen.

EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG- PDGS
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