C-Teil adé Moderne dynamische Dichtungen ... - ISGATEC GmbH

ISSN: 1863-4699
Im Fokus: Dynamische Dichtungen
Automotive Energietechnik
C-Teil adé 12 Grenzen verschieben 20 Dicht und wirtschaftlich 32
TRIALOG DER DICHTUNGS- UND KLEBETECHNIK 01-2010 | 8,50

12 | IM FOKUS
C-Teil adé
Moderne dynamische Dichtungen werden
immer mehr zur Schlüsselkomponente
DYNAMISCHE DICHTUNGEN – Höhere Lebensdauer,
Drücke, Temperaturen, CO 2 -reduzierend,
resistent gegen neue Schmierstoffe
– die Anforderungsliste an dynamische
Dichtsysteme lässt sich derzeit scheinbar
beliebig verlängern. Die Dichtungsanbieter
haben eine Vielzahl von Lösungen parat
– werden aber auch in Zukunft durch
immer neue Anforderungen gefordert.
» 1
Die Erwartungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit,
Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit
von Maschinen, Anlagen und Motoren
steigen stetig. Dabei rücken umwelttechnische
Aufgaben immer weiter in den Vordergrund.
Um dieser Situation gerecht zu
werden, arbeiten Dichtungshersteller und
ihre Kunden heute intensiver zusammen als
früher. Gemeinsam werden Lösungen entwickelt,
um den enormen Anforderungen
gerecht zu werden. Momentan spielen hierbei
sowohl Themen wie die Kompatibilität
zu neu entwickelten Ölen und umweltfreundlicheren
Kraftstoffen als auch unterschiedliche
Verfahren zur Erzeugung von
optimierten Wellenoberflächen eine besondere
Rolle. Immer häufiger sollen Dichtsysteme
auch für höhere Oberflächengeschwindigkeiten
geeignet sein, geringere
Reibung erzeugen und höhere Lebensdauern
aufweisen. Dichtungshersteller müssen
heute in der Lage sein, ihre Kunden mit
flexiblen Lösungen zu unterstützen. Einerseits
müssen Werkstoff und Geometrie der
„Standarddichtungen“ weiterentwickelt werden.
Andererseits muss man darüber hinaus
auch schnell Alternativen für besondere
Anforderungen anbieten können.
01 | 2010
„Um die Kunden bestmöglich
bei ihren zukünftigen
Aufgaben zu unterstützen,
muss der Dichtungshersteller
bei der Optimierung
der Anlagen sowohl
mit verbesserten Standards
als auch mit schnell verfügbaren kundenspezifischen
Lösungen helfen können. Und
das immer mehr auch auf globaler Ebene.“ –
Dr.-Ing. Andreas Grambow, SKF Industrial
Division Europe Central
Ein Beispiel für einen weiterentwickelten
Standard ist der neue RWDR von SKF aus
dem Werkstoff NBR 3243. Dieser Werkstoff
besitzt eine hervorragende Verschleißfestigkeit
und hat eine entsprechend hohe Lebensdauer.
Er hat bereits in Anwendungen
Platz gefunden, wo Flourpolymer-Dichtungen
aufgrund veränderter Parameter nicht mehr
einsetzbar waren. Als kundenspezifische
Lösung wurde z.B. ein Kraftstoffpumpen-
RWDR entwickelt, dessen Dichtlippe aus
einem mineralisch gefüllten und glasfaserverstärktem
PTFE-Werkstoff besteht. Zur
Unterstützung der Dichtwirkung sind zwei
umlaufende Nuten in der Kontaktfläche
der Dichtlippe eingebracht, die eine drehrichtungsunabhängige
sichere Funktion ge-
währleisten. Der Außenmantel des Radialwellendichtrings
ist aus einem Fluorpolymer
gefertigt, der gegen den eingesetzten Bio-
Kraftstoff beständig ist.
» 2
Seit einigen Jahren gibt es einen klaren
Trend zu steigenden Herausforderungen an
Gleitringdichtungen mit verschiedenen Zielrichtungen.
Dazu zählen die Erhöhung der
Dichtungsverfügbarkeit bei „bad actors“.
Darunter versteht man Dichtungen, welche
eine Lebenszeit von weniger als einem Jahr
haben oder oft unerwartet ausfallen. Eine
weitere spannende Entwicklung ist die Tendenz
zum Detektieren kritischer Betriebszustände
für Gleitringdichtungen mittels
moderner Frühwarnsysteme. Dies geschieht
mit verschiedensten Sensortechnologien.
»1 Anwendungsoptimierter RWDR
Bekannte Megatrends, wie z.B. die Verknap-
pung von Ressourcen und die damit verbundene
Erhöhung des Preises für fossile
Brennstoffe, führen zum Zwang, die Effizienz
von Anlagen zu erhöhen. Dies zeigt sich
in steigenden Drücken, Gleitgeschwindigkeiten
und Temperaturen.
„Mit Blick in die Zukunft
werden noch verschiedene
Herausforderungen
perspektivisch zu lösen
sein. Dazu zählen die
Vereinfachung komplexer
Dichtungskonzepte, der
unterbrechungsfreie Betrieb mit deutlich
verlängerten Wartungszyklen und ein höherer
Standardisierungsgrad von „High
end“-Lösungen.“ – Dr. Joachim Otschik,
EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG
Ein besonders wichtiger Ansatz zur Lösung
vieler Herausforderungen ist die Entwicklung
bzw. Anpassung von neuen Materialien
an die Anforderungen von Gleitringdichtungen.
Besonders wichtig werden diese neuen
Materialien oder Oberflächenbeschichtungen,
wenn es darum geht, die tribologischen
Eigenschaften massiv zu verbessern. Aber
auch die Erhöhung der Härte und Wärmeleitfähigkeit
für Gleitwerkstoffe eröffnen zusätzliche
Freiheitsgrade für die Konstruktion.
Neue Materialentwicklungen, auch im
Zusammenhang mit nanotechnologischen
Entwicklungen werden in den nächsten
Jahren deutliche Entwicklungssprünge ermöglichen.
Auf dem Gebiet der Sensorik entstehen gerade
komplett neue Konzepte zur Messung
von Druck, Temperatur, Verschleiß und
Spalthöhe.
Steigende Anforderungen an Druck, Temperatur,
Gleitgeschwindigkeit und Durchmesser
machen den Einsatz von aufwändigen,
gekoppelten FEM-Berechnungen
immer notwendiger. Dies wirkt sich übri-
gens sehr positiv auf die Entwicklungszeiten
von neuen Dichtungen bzw. Dichtungsbaureihen
schon heute aus.

»2 DiamondFaces ® – die innovative und für zahl-
reiche Anwendungen international ausgezeichnete
Beschichtungstechnologie
» 3
Ein wichtiger Trend ist die Reduktion des
Reibmomentes, welches eine dynamische
Dichtung verursacht. Die Einsparung an
Energie wie auch die damit verbundene Reduktion
des CO 2-Ausstoßes ist ein bedeutender
aktueller Entwicklungsschwerpunkt
in der automobilen und industriellen Antriebstechnik.
Diese Anforderungen werden
sich in den kommenden Jahren noch verstärken.
An dynamische Dichtungen werden
steigende Anforderungen bezüglich der
Medienverträglichkeit gestellt. Um die Lebensdauer
der Schmierstoffe und damit
auch der Aggregate zu erhöhen, werden
neue und verbesserte Additive wie auch
Schmierstoffe entwickelt und eingeführt. Es
ist selbstverständlich, dass die dynamischen
Dichtungen eine hohe Kompatibilität mit
diesen Medien aufweisen müssen. Jegliche
Unverträglichkeit würde sich sofort in einer
Leckage und damit einer Funktionsstörung
des Aggregates äußern. Ein weiterer Trend
ist der weite Temperaturbereich, in dem dynamische
Dichtungen verstärkt zum Einsatz
kommen. Durch eine erhebliche Leistungssteigerung
und -verdichtung in der Antriebstechnik
sind die Einsatztemperaturen
für Dichtsysteme stetig gestiegen.
„In der Zukunft liegt ein
Schwerpunkt auf dynamischen
Dichtsystemen,
die eine Reduktion des
CO 2 -Ausstoßes unterstützen.
Ein weiterer Schwerpunkt
ist die Medienverträglichkeit.
Durch Änderungen und Neu-
entwicklungen in Ölen und Schmierstoffen
werden neue Kompatibilitätsanforderungen
an Elastomermaterialien gestellt. Diese
zu erfüllen, bedarf einer intensiven und
fokussierten Materialentwicklung sowie
umfassender Prüfmöglichkeiten.“ – Hubertus
Prinzler, Freudenberg Simmerringe
GmbH & Co. KG
Die Reduktion von CO 2-Emissionen realisiert
Freudenberg mit dem ESS – Energy
Saving Simmerring – durch gezielte Mini-
»3 Reibungsverminderte Dichtungen wie der Energy
Saving Simmerring tragen zur CO 2 -Reduktion bei
mierung der Reibleistung. Der ESS arbeitet
ohne die „gewohnte“ Feder und besteht je
nach Anwendungsbereich aus speziell abgestimmten
Elastomerwerkstoffen. Anwendung
findet dieser reibungsminimierte Simmerring
in der Automobiltechnik in Motoren
und Getrieben, wie auch in der industriellen
Antriebstechnik. Hinsichtlich der Medienverträglichkeit
sind innovative Werkstoffentwicklungen
speziell bei FKM- und NBR-
Werkstoffen der Schlüssel für zuverlässige
Dichtsysteme. In enger Zusammenarbeit
mit Freudenberg Klüber Lubrication werden
Schmierstoffe und Simmerringe – Lube and
Seal – unter Berücksichtigung der Kundenanforderungen
optimal aufeinander abgestimmt.
Um den zuvor erwähnten deutlich erweiterten
Temperatureinsatzbereich dynamischer
Dichtsysteme abzudecken, hat man
speziell für Simmerringe einen innovativen
ACM-Werkstoff entwickelt. Dieser Werkstoff
ist sowohl mit den herkömmlichen als auch
den neuesten Schmierstoffen in der Antriebstechnik
kompatibel.
» 4
Vielfach werden für die dynamische Abdichtung
rotierender Wellen Dichtringe mit
einer Lippendichtung aus PTFE-Compound
eingesetzt. Dabei nutzt man die nahezu
universelle Beständigkeit des Werkstoffes
PTFE, seinen niederen Reibungskoeffizienten
und die abriebverminderten Eigenschaften
der Füllstoffe aus. Der typische
Aufbau dieser Radialwellendichtung gestaltet
sich jedoch vergleichsweise komplex:
So werden typischerweise zur Aufnahme
der Compound-Lippendichtung metallische
Winkelringe verwendet, die dann unter Zuhilfenahme
einer elastischen Zwischenlage,
durch Hinterspritzen oder durch andere
Fügemethoden mechanisch fixiert werden.
Wegen der antiadhäsiven Eigenschaften
des PTFE kann noch ein zusätzlicher Aktivierungsschritt
der PTFE-Lippe erforderlich
sein. Dieser komplexe Aufbau ist nicht nur
kostenintensiv und anfällig für Fehler im
SKF Industrial Divsion
Europe Central
www.skf.de
EagleBurgmann
Germany GmbH & Co. KG
www.eagleburgmann.com
Freudenberg
Simmerringe GmbH & Co. KG
www.simrit.de
IM I M FOKUS F O K U S |
13
»4 Radialwellendichtring „aus einem Guss“ mit
elastischer PTFE-Compoundlippe und Dichtungsgrundkörper
sowie außenliegendem Elastomer-O-Ring
Fertigungsprozeß, sondern er birgt auch das
Risiko unerwünschter Leckage über die
Grenzschichten der Dichtungskomponenten
in sich. Auch begrenzt die Vielfalt der
Werkstoffe den Einsatz in Anwendungen mit
hohen Zulassungsanforderungen.
„Die Vielzahl der möglichen
Anwendungen dieser
innovativen Systemlösung
wird sich durch
neue PTFE-Compounds
ständig erweitern.“ – Dr.
Michael Schlipf, Elring-
Klinger Kunststofftechnik GmbH
Durch Herstellung der Radialwellendichtung
„aus einem Guss“ gelingt es, die
Nachteile der bisherigen Systemlösungen
zu überwinden. Aus speziell entwickelten
PTFE-Compounds werden innovative dynamische
Dichtungen gefertigt, die sowohl
die elastische, abriebbeständige Lippendichtung,
als auch den druckbeständigen
Dichtungskörper in sich vereinen. Lediglich
zur Abdichtung gegenüber dem Einbauraum
ist dann noch eine weitere Komponente,
meist wird hierfür ein Elastomer-O-Ring eingesetzt,
erforderlich.
ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH
www.elringklinger-kunststoff.de
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