C-Teil adé Moderne dynamische Dichtungen ... - ISGATEC GmbH
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ISSN: 1863-4699<br />
Im Fokus: Dynamische <strong>Dichtungen</strong><br />
Automotive Energietechnik<br />
C-<strong>Teil</strong> <strong>adé</strong> 12 Grenzen verschieben 20 Dicht und wirtschaftlich 32<br />
TRIALOG DER DICHTUNGS- UND KLEBETECHNIK 01-2010 | 8,50
12 | IM FOKUS<br />
C-<strong>Teil</strong> <strong>adé</strong><br />
<strong>Moderne</strong> <strong>dynamische</strong> <strong>Dichtungen</strong> werden<br />
immer mehr zur Schlüsselkomponente<br />
DYNAMISCHE DICHTUNGEN – Höhere Lebensdauer,<br />
Drücke, Temperaturen, CO 2 -reduzierend,<br />
resistent gegen neue Schmierstoffe<br />
– die Anforderungsliste an <strong>dynamische</strong><br />
Dichtsysteme lässt sich derzeit scheinbar<br />
beliebig verlängern. Die Dichtungsanbieter<br />
haben eine Vielzahl von Lösungen parat<br />
– werden aber auch in Zukunft durch<br />
immer neue Anforderungen gefordert.<br />
» 1<br />
Die Erwartungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit,<br />
Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit<br />
von Maschinen, Anlagen und Motoren<br />
steigen stetig. Dabei rücken umwelttechnische<br />
Aufgaben immer weiter in den Vordergrund.<br />
Um dieser Situation gerecht zu<br />
werden, arbeiten Dichtungshersteller und<br />
ihre Kunden heute intensiver zusammen als<br />
früher. Gemeinsam werden Lösungen entwickelt,<br />
um den enormen Anforderungen<br />
gerecht zu werden. Momentan spielen hierbei<br />
sowohl Themen wie die Kompatibilität<br />
zu neu entwickelten Ölen und umweltfreundlicheren<br />
Kraftstoffen als auch unterschiedliche<br />
Verfahren zur Erzeugung von<br />
optimierten Wellenoberflächen eine besondere<br />
Rolle. Immer häufiger sollen Dichtsysteme<br />
auch für höhere Oberflächengeschwindigkeiten<br />
geeignet sein, geringere<br />
Reibung erzeugen und höhere Lebensdauern<br />
aufweisen. Dichtungshersteller müssen<br />
heute in der Lage sein, ihre Kunden mit<br />
flexiblen Lösungen zu unterstützen. Einerseits<br />
müssen Werkstoff und Geometrie der<br />
„Standarddichtungen“ weiterentwickelt werden.<br />
Andererseits muss man darüber hinaus<br />
auch schnell Alternativen für besondere<br />
Anforderungen anbieten können.<br />
01 | 2010<br />
„Um die Kunden bestmöglich<br />
bei ihren zukünftigen<br />
Aufgaben zu unterstützen,<br />
muss der Dichtungshersteller<br />
bei der Optimierung<br />
der Anlagen sowohl<br />
mit verbesserten Standards<br />
als auch mit schnell verfügbaren kundenspezifischen<br />
Lösungen helfen können. Und<br />
das immer mehr auch auf globaler Ebene.“ –<br />
Dr.-Ing. Andreas Grambow, SKF Industrial<br />
Division Europe Central<br />
Ein Beispiel für einen weiterentwickelten<br />
Standard ist der neue RWDR von SKF aus<br />
dem Werkstoff NBR 3243. Dieser Werkstoff<br />
besitzt eine hervorragende Verschleißfestigkeit<br />
und hat eine entsprechend hohe Lebensdauer.<br />
Er hat bereits in Anwendungen<br />
Platz gefunden, wo Flourpolymer-<strong>Dichtungen</strong><br />
aufgrund veränderter Parameter nicht mehr<br />
einsetzbar waren. Als kundenspezifische<br />
Lösung wurde z.B. ein Kraftstoffpumpen-<br />
RWDR entwickelt, dessen Dichtlippe aus<br />
einem mineralisch gefüllten und glasfaserverstärktem<br />
PTFE-Werkstoff besteht. Zur<br />
Unterstützung der Dichtwirkung sind zwei<br />
umlaufende Nuten in der Kontaktfläche<br />
der Dichtlippe eingebracht, die eine drehrichtungsunabhängige<br />
sichere Funktion ge-<br />
währleisten. Der Außenmantel des Radialwellendichtrings<br />
ist aus einem Fluorpolymer<br />
gefertigt, der gegen den eingesetzten Bio-<br />
Kraftstoff beständig ist.<br />
» 2<br />
Seit einigen Jahren gibt es einen klaren<br />
Trend zu steigenden Herausforderungen an<br />
Gleitringdichtungen mit verschiedenen Zielrichtungen.<br />
Dazu zählen die Erhöhung der<br />
Dichtungsverfügbarkeit bei „bad actors“.<br />
Darunter versteht man <strong>Dichtungen</strong>, welche<br />
eine Lebenszeit von weniger als einem Jahr<br />
haben oder oft unerwartet ausfallen. Eine<br />
weitere spannende Entwicklung ist die Tendenz<br />
zum Detektieren kritischer Betriebszustände<br />
für Gleitringdichtungen mittels<br />
moderner Frühwarnsysteme. Dies geschieht<br />
mit verschiedensten Sensortechnologien.<br />
»1 Anwendungsoptimierter RWDR<br />
Bekannte Megatrends, wie z.B. die Verknap-<br />
pung von Ressourcen und die damit verbundene<br />
Erhöhung des Preises für fossile<br />
Brennstoffe, führen zum Zwang, die Effizienz<br />
von Anlagen zu erhöhen. Dies zeigt sich<br />
in steigenden Drücken, Gleitgeschwindigkeiten<br />
und Temperaturen.<br />
„Mit Blick in die Zukunft<br />
werden noch verschiedene<br />
Herausforderungen<br />
perspektivisch zu lösen<br />
sein. Dazu zählen die<br />
Vereinfachung komplexer<br />
Dichtungskonzepte, der<br />
unterbrechungsfreie Betrieb mit deutlich<br />
verlängerten Wartungszyklen und ein höherer<br />
Standardisierungsgrad von „High<br />
end“-Lösungen.“ – Dr. Joachim Otschik,<br />
EagleBurgmann Germany <strong>GmbH</strong> & Co. KG<br />
Ein besonders wichtiger Ansatz zur Lösung<br />
vieler Herausforderungen ist die Entwicklung<br />
bzw. Anpassung von neuen Materialien<br />
an die Anforderungen von Gleitringdichtungen.<br />
Besonders wichtig werden diese neuen<br />
Materialien oder Oberflächenbeschichtungen,<br />
wenn es darum geht, die tribologischen<br />
Eigenschaften massiv zu verbessern. Aber<br />
auch die Erhöhung der Härte und Wärmeleitfähigkeit<br />
für Gleitwerkstoffe eröffnen zusätzliche<br />
Freiheitsgrade für die Konstruktion.<br />
Neue Materialentwicklungen, auch im<br />
Zusammenhang mit nanotechnologischen<br />
Entwicklungen werden in den nächsten<br />
Jahren deutliche Entwicklungssprünge ermöglichen.<br />
Auf dem Gebiet der Sensorik entstehen gerade<br />
komplett neue Konzepte zur Messung<br />
von Druck, Temperatur, Verschleiß und<br />
Spalthöhe.<br />
Steigende Anforderungen an Druck, Temperatur,<br />
Gleitgeschwindigkeit und Durchmesser<br />
machen den Einsatz von aufwändigen,<br />
gekoppelten FEM-Berechnungen<br />
immer notwendiger. Dies wirkt sich übri-<br />
gens sehr positiv auf die Entwicklungszeiten<br />
von neuen <strong>Dichtungen</strong> bzw. Dichtungsbaureihen<br />
schon heute aus.
»2 DiamondFaces ® – die innovative und für zahl-<br />
reiche Anwendungen international ausgezeichnete<br />
Beschichtungstechnologie<br />
» 3<br />
Ein wichtiger Trend ist die Reduktion des<br />
Reibmomentes, welches eine <strong>dynamische</strong><br />
Dichtung verursacht. Die Einsparung an<br />
Energie wie auch die damit verbundene Reduktion<br />
des CO 2-Ausstoßes ist ein bedeutender<br />
aktueller Entwicklungsschwerpunkt<br />
in der automobilen und industriellen Antriebstechnik.<br />
Diese Anforderungen werden<br />
sich in den kommenden Jahren noch verstärken.<br />
An <strong>dynamische</strong> <strong>Dichtungen</strong> werden<br />
steigende Anforderungen bezüglich der<br />
Medienverträglichkeit gestellt. Um die Lebensdauer<br />
der Schmierstoffe und damit<br />
auch der Aggregate zu erhöhen, werden<br />
neue und verbesserte Additive wie auch<br />
Schmierstoffe entwickelt und eingeführt. Es<br />
ist selbstverständlich, dass die <strong>dynamische</strong>n<br />
<strong>Dichtungen</strong> eine hohe Kompatibilität mit<br />
diesen Medien aufweisen müssen. Jegliche<br />
Unverträglichkeit würde sich sofort in einer<br />
Leckage und damit einer Funktionsstörung<br />
des Aggregates äußern. Ein weiterer Trend<br />
ist der weite Temperaturbereich, in dem <strong>dynamische</strong><br />
<strong>Dichtungen</strong> verstärkt zum Einsatz<br />
kommen. Durch eine erhebliche Leistungssteigerung<br />
und -verdichtung in der Antriebstechnik<br />
sind die Einsatztemperaturen<br />
für Dichtsysteme stetig gestiegen.<br />
„In der Zukunft liegt ein<br />
Schwerpunkt auf <strong>dynamische</strong>n<br />
Dichtsystemen,<br />
die eine Reduktion des<br />
CO 2 -Ausstoßes unterstützen.<br />
Ein weiterer Schwerpunkt<br />
ist die Medienverträglichkeit.<br />
Durch Änderungen und Neu-<br />
entwicklungen in Ölen und Schmierstoffen<br />
werden neue Kompatibilitätsanforderungen<br />
an Elastomermaterialien gestellt. Diese<br />
zu erfüllen, bedarf einer intensiven und<br />
fokussierten Materialentwicklung sowie<br />
umfassender Prüfmöglichkeiten.“ – Hubertus<br />
Prinzler, Freudenberg Simmerringe<br />
<strong>GmbH</strong> & Co. KG<br />
Die Reduktion von CO 2-Emissionen realisiert<br />
Freudenberg mit dem ESS – Energy<br />
Saving Simmerring – durch gezielte Mini-<br />
»3 Reibungsverminderte <strong>Dichtungen</strong> wie der Energy<br />
Saving Simmerring tragen zur CO 2 -Reduktion bei<br />
mierung der Reibleistung. Der ESS arbeitet<br />
ohne die „gewohnte“ Feder und besteht je<br />
nach Anwendungsbereich aus speziell abgestimmten<br />
Elastomerwerkstoffen. Anwendung<br />
findet dieser reibungsminimierte Simmerring<br />
in der Automobiltechnik in Motoren<br />
und Getrieben, wie auch in der industriellen<br />
Antriebstechnik. Hinsichtlich der Medienverträglichkeit<br />
sind innovative Werkstoffentwicklungen<br />
speziell bei FKM- und NBR-<br />
Werkstoffen der Schlüssel für zuverlässige<br />
Dichtsysteme. In enger Zusammenarbeit<br />
mit Freudenberg Klüber Lubrication werden<br />
Schmierstoffe und Simmerringe – Lube and<br />
Seal – unter Berücksichtigung der Kundenanforderungen<br />
optimal aufeinander abgestimmt.<br />
Um den zuvor erwähnten deutlich erweiterten<br />
Temperatureinsatzbereich <strong>dynamische</strong>r<br />
Dichtsysteme abzudecken, hat man<br />
speziell für Simmerringe einen innovativen<br />
ACM-Werkstoff entwickelt. Dieser Werkstoff<br />
ist sowohl mit den herkömmlichen als auch<br />
den neuesten Schmierstoffen in der Antriebstechnik<br />
kompatibel.<br />
» 4<br />
Vielfach werden für die <strong>dynamische</strong> Abdichtung<br />
rotierender Wellen Dichtringe mit<br />
einer Lippendichtung aus PTFE-Compound<br />
eingesetzt. Dabei nutzt man die nahezu<br />
universelle Beständigkeit des Werkstoffes<br />
PTFE, seinen niederen Reibungskoeffizienten<br />
und die abriebverminderten Eigenschaften<br />
der Füllstoffe aus. Der typische<br />
Aufbau dieser Radialwellendichtung gestaltet<br />
sich jedoch vergleichsweise komplex:<br />
So werden typischerweise zur Aufnahme<br />
der Compound-Lippendichtung metallische<br />
Winkelringe verwendet, die dann unter Zuhilfenahme<br />
einer elastischen Zwischenlage,<br />
durch Hinterspritzen oder durch andere<br />
Fügemethoden mechanisch fixiert werden.<br />
Wegen der antiadhäsiven Eigenschaften<br />
des PTFE kann noch ein zusätzlicher Aktivierungsschritt<br />
der PTFE-Lippe erforderlich<br />
sein. Dieser komplexe Aufbau ist nicht nur<br />
kostenintensiv und anfällig für Fehler im<br />
SKF Industrial Divsion<br />
Europe Central<br />
www.skf.de<br />
EagleBurgmann<br />
Germany <strong>GmbH</strong> & Co. KG<br />
www.eagleburgmann.com<br />
Freudenberg<br />
Simmerringe <strong>GmbH</strong> & Co. KG<br />
www.simrit.de<br />
IM I M FOKUS F O K U S |<br />
13<br />
»4 Radialwellendichtring „aus einem Guss“ mit<br />
elastischer PTFE-Compoundlippe und Dichtungsgrundkörper<br />
sowie außenliegendem Elastomer-O-Ring<br />
Fertigungsprozeß, sondern er birgt auch das<br />
Risiko unerwünschter Leckage über die<br />
Grenzschichten der Dichtungskomponenten<br />
in sich. Auch begrenzt die Vielfalt der<br />
Werkstoffe den Einsatz in Anwendungen mit<br />
hohen Zulassungsanforderungen.<br />
„Die Vielzahl der möglichen<br />
Anwendungen dieser<br />
innovativen Systemlösung<br />
wird sich durch<br />
neue PTFE-Compounds<br />
ständig erweitern.“ – Dr.<br />
Michael Schlipf, Elring-<br />
Klinger Kunststofftechnik <strong>GmbH</strong><br />
Durch Herstellung der Radialwellendichtung<br />
„aus einem Guss“ gelingt es, die<br />
Nachteile der bisherigen Systemlösungen<br />
zu überwinden. Aus speziell entwickelten<br />
PTFE-Compounds werden innovative <strong>dynamische</strong><br />
<strong>Dichtungen</strong> gefertigt, die sowohl<br />
die elastische, abriebbeständige Lippendichtung,<br />
als auch den druckbeständigen<br />
Dichtungskörper in sich vereinen. Lediglich<br />
zur Abdichtung gegenüber dem Einbauraum<br />
ist dann noch eine weitere Komponente,<br />
meist wird hierfür ein Elastomer-O-Ring eingesetzt,<br />
erforderlich.<br />
ElringKlinger Kunststofftechnik <strong>GmbH</strong><br />
www.elringklinger-kunststoff.de<br />
01 | 2010