Mit HiSpin PDR RT und HiSpin HS40 wurden zwei Dichtungen speziell für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt entwickelt. (Bild: Trelleborg Sealing Solutions)
12.12.2019 Neue Rotationsdichtungen für Elektroantriebe
Mit der HiSpin PDR RT und der HiSpin HS40 hat Trelleborg Sealing Solutions zwei E-Mobility Dichtungen für Luft- und Raumfahrtsysteme entwickelt, die den Anforderungen, die sich bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und Temperaturen in elektrischen Hubschraubergetrieben ergeben, gerecht werden.
Elektrische Antriebseinheiten für E-Mobility-Anwendungen bringen nicht nur die Herausforderungen von hohen Rotationsgeschwindigkeiten mit sich, sondern müssen auch eine wirksame Schmierung des Getriebes gewährleisten und gleichzeitig den Motor trocken halten. Zwischen den beiden Komponenten wird eine zuverlässige Dichtung benötigt, die das Schmiermittel aus dem Motorraum fernhält. Da Elektromotoren bei hohen Geschwindigkeiten am effizientesten arbeiten, unterscheiden sich die Dichtungsanforderungen stark von denen, die an einem Getriebeeingang an einem System mit Verbrennungsmotor sitzen. Eine weitere Herausforderung ist das fehlende Schmiermittel im System. Im elektrischen Antriebssystem ist meistens nur wenig davon vorhanden. Rotationsdichtungen werden nach Ruhephasen hohen Reibungskräften ausgesetzt, was zu Verschleiß, einer kürzeren Lebensdauer und Leistungsverlust führen kann. Trelleborg Sealing Solutions hat mit HiSpin PDR RT und HiSpin HS40 zwei Dichtungsdesigns entwickelt, die den Anforderungen bezüglich sehr hoher Geschwindigkeiten und Temperaturbereiche sowie variabler Schmiermittelversorgung gerecht werden.
Ziel für die Entwicklung der neuen E-Mobility-Dichtungen war es, die Relativgeschwindigkeiten an der Welle auf mindestens 40 m/s zu erhöhen. Mit HiSpin HS40 hat Trelleborg dieses Ziel erreicht: Neben hydrodynamischen Designmerkmalen wird das Reibmoment reduziert. HiSpin PDR RT kann sogar Geschwindigkeiten bis zu 60 m/s aufnehmen und in trockenen, feuchten und geschmierten Umgebungen zum Einsatz kommen. Die Kombination aus bewährtem Material, innovativem Herstellungsverfahren und einer speziellen Lippengeometrie reduziert die Reibung im Vergleich zu herkömmlichen PTFE-Dichtungen um bis zu 75%. Dies führt zu einer Verringerung des Stromverbrauchs, der Wärmeerzeugung und des Verschleißes – sowohl bei der Dichtung selbst als auch bei der Gegenlauffläche.
Der HiSpin PDR RT besteht aus zwei Teilen: Einem präzisionsgefertigten Metallgehäuse und einem mechanisch eingepassten Turcon PTFE-Dichtelement. Die Dichtung verfügt über eine maßgeschneiderte Lippe mit verbesserten Eigenschaften für eine höhere Leistung. Sie wurde so konzipiert, dass sie sich ideal an die Welle anlegt. Außer ihrer Funktionsfähigkeit bei Geschwindigkeiten von > 60 m/s hält die Dichtung auch starken Temperaturschwankungen stand. Sie ist druck- und chemikalienresistent und dank ihrer geringen Reibungswerte ist Trockenlauf möglich. Die geringen und konstanten Reibungswerte sorgen dafür, dass die Dichtung besonders für den Einsatz in Spitzenantriebssystemen geeignet ist, bei denen das verfügbare Drehmoment häufig limitiert ist.
Mit einer bidirektionalen hydrodynamischen Dichtlippe hat HiSpin HS40 auch bei hohen Geschwindigkeiten nur ein geringes Reibungsmoment. Die Geometrie der Gummilippe und das flexible Design sind das Ergebnis umfangreicher FEA-Studien. Sie ermöglichen einen optimalen Kontakt der Lippe zur Welle, wodurch eine maximale statische und dynamische Dichtleistung erzielt wird. Die Dichtung stellt man mithilfe bewährter hauseigener XLT-Fluorelastomer (FKM)-Materialmischungen her, die hohen Geschwindigkeiten und großen Temperaturschwankungen standhalten. Sie ist mit zunehmend aggressiven synthetischen Automatikgetriebeölen (ATF) kompatibel und wird mittels eines bewährten Massenfertigungsprozesses hergestellt.
