Blasen auf Radialwellendichtringen

Primäschäden an der Dichtkante – Bild links und Mitte [3] (Bild: Universität Stuttgart, Institut für Maschinenelemente (IMA))

01.11.2018 Blasen auf Radialwellendichtringen

Eine immer häufigere Schadensursache

von Dr.-Ing. Frank Bauer (Institut für Maschinenelemente (IMA) - Universität Stuttgart), Professor Dr. Werner Haas (Institut für Maschinenelemente (IMA) - Universität Stuttgart)

Federvorgespannte Elastomer-Radialwellendichtringe werden zum Abdichten von rotierenden Wellen in allen Bereichen des Maschinen- und Fahrzeugbaus verwendet. Die Dichtung ist millionenfach genutzt und erprobt. Basierend auf ihrer hervorragenden statischen Abdichtung und dem aktiven dynamischen Dichtmechanismus funktionieren sie oftmals lebenslang ohne Probleme. Wie auch immer, den tribologischen Beanspruchungen sind auch Grenzen gesetzt. Werden diese Grenzen überschritten, entsteht ein Schaden. Nach den Defini­tionen der Schadensanalyse [1] ist der Schaden einer Dichtung die Leckage.

Das tribologische System, also die “Dichtung”, besteht aus den vier Systempartnern Dichtelement, Gegenlauffläche, abzudichtendes Fluid und dem Umgebungsfluid (oftmals Luft). Auf diese wirken im Sinne einer tribologischen Systembetrachtung die tribologischen Beanspruchungen wie z.B. Relativgeschwindigkeit, Temperatur und weitere Einflüsse. Um das jeweils beste Dichtsys­tem auswählen zu können, ist es notwendig zu wissen, wie das System funktioniert und wie sich die verschiedenen Systempartner gegenseitig beeinflussen.

Um das beste System für die längste Betriebsdauer und höchste Zuverlässigkeit auswählen zu können, müssen die Schadensursachen der Dichtsysteme für die verschiedenen Anwendungen bekannt sein. Der Schaden „Leckage“ an Radialwellendichtungen (Bild 1) entsteht immer aus einem Primärschaden an einem der Systempartner. Solche Primärschäden entstehen z.B. durch hohen Verschleiß an Dichtring (Bild 2 links) oder Welle oder durch Überhitzung des Elastomers des Dichtringes mit oder ohne Ölkohlebildung (Bild 2 Mitte). Eine weitere Schadensursache kann die Elastomer-Fluid-Inkompatibilität sein. Durch eine chemische Schädigung kann die Dichtkante quellen oder es können sich, wie in Bild 2 rechts, Blasen bilden. Die typischen Schäden an Elastomer-Radialwellendichtringen wurden in [2] ausführlich vorgestellt. Nachfolgend wird der immer häufiger auftretende Schadensmechanismus „Blasenbildung“ diskutiert. Es werden die Entstehung, die Schadensanalyse und die Einflüsse auf die Funktion der Dichtung detailliert besprochen. Mit dem Wissen über den Primärschaden „Blasenbildung“ und dessen Analyse kann der Anwender die Dichtungsumgebung, das abzudichtende Fluid oder den Dichtring und dessen Material modifizieren und somit für ein zuverlässiges Dichtsystem sorgen.