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Wellenlippendichtungen Prozesse sichern durch einbaufertige Dichtungslösungen

Autor / Redakteur: Harald Tobies / Dr. Jörg Kempf

Neben Entwicklungen zur Gestaltung der Lippengeometrie gehört die Suche nach neuartigen Lippenwerkstoffen zu den wichtigsten Zielrichtungen, um die Leistungsfähigkeit radialer Abdichtung zu steigern. Allerdings wird die Dichtfunktion nur perfekt erfüllt, wenn die Gegenlauffläche der Lippe auf die Anforderungen bezüglich der Materialauswahl und Oberflächengestaltung optimal abgestimmt wird.

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Komplettes Wellenlippendichtungssystem für Standardanwendungen zum Einsatz in Pumpen (Wellenhülse herausgezogen)
Komplettes Wellenlippendichtungssystem für Standardanwendungen zum Einsatz in Pumpen (Wellenhülse herausgezogen)
( Bild: Metax )

Wellenlippendichtungssysteme werden durch folgende funktionsbestimmende Merkmale charakterisiert:

  • Lippengeometrie,
  • Lippenwerkstoff,
  • Werkstoff der Lauffläche auf der Welle,
  • Oberflächenstruktur der Welle.

Standard-Radialwellendichtringe besitzen typischerweise eine Dichtkante als geometrisches Element zur Abdichtung. Dies hat sich bei drucklosem bzw. geringem Druck bewährt. Stehen hohe Drücke an der Dichtung an, benötigt man jedoch eine größere Fläche zur Abstützung, um die spezifische Flächenpressung zu reduzieren (Abb. 1).

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Zur Unterstützung der Dichtfunktion können in dieser Fläche feine Strukturen eingebracht werden. Sie lassen das Eindringen des Mediums zu, was die Reibung zwischen den Flächen vermindert. Bei entsprechender Gestaltung kann aber erreicht werden, dass das Medium wieder zurück gefördert und die Dichtwirkung verbessert wird. Durch diesen Effekt wird die Lippe zusätzlich gekühlt und eine Verlängerung der Standzeit erreicht.

PTFE-Compound als Werkstoff

Elastomere als Werkstoff bieten durch ihre elastischen Eigenschaften gute Möglichkeiten zur Anpassung der Geometrie in der eingebauten Position. Höhere Drücke und eine geringe Abriebfestigkeit führen dagegen schnell zu Schäden, sodass bei erhöhten Anforderungen speziell abgestimmte PTFE-Materialmischungen zum Einsatz kommen. Durch die Beimischungen können die gewünschten Eigenschaften angepasst werden, wobei immer Kompromisse zwischen Leichtlauf, Abriebfestigkeit und Druckstabilität gefunden werden müssen.

Folgende Produkteigenschaften sind generell vorhanden:

  • geringe Adhäsionskräfte verhindern Verkleben und sorgen für geringe Reibbeiwerte,
  • Trockenlaufeignung,
  • hohe chemische Beständigkeit,
  • Lebensmittelverträglichkeit (entsprechende Zulassungen liegen vor),
  • hohe Temperaturstabilität.

Die Wellenhülse, auf der die Dichtlippe abdichtet, muss als wichtiger Funktionsträger der Abdichtung entsprechend gestaltet werden. Bei der Werkstoffwahl sind eine hohe Härte, gute Gleiteigenschaften sowie eine gute Wärmeleitung von großer Bedeutung. Bei aggressiver Umgebung ist außerdem eine gute chemische Beständigkeit gefordert, damit die Lauffläche unter der Dichtlippe nicht korrodiert. Dies kann durch verschiedene Beschichtungswerkstoffe erreicht werden. Als herausragendes Material hat sich jedoch solides Siliziumkarbid erwiesen, bei dem die geforderten Eigenschaften optimal kombiniert vorliegen. Eine gute Oberflächengüte wird bei allen harten Werkstoffen durch spezielle Bearbeitung erreicht.

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