Für jeden Mobilitätsmix die passenden Dichtungen

Vielfältige Einsatzbereiche für Dichtungen (Bild: ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH)

10.09.2020 Für jeden Mobilitätsmix die passenden Dichtungen

Dichtungsdesign- und Werkstoffentwicklungen für effiziente Fahrzeugantriebe – Elektro, Wasserstoff, Verbrenner

von Dipl.-Ing. (FH) Klaus Hocker (ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH)

Die neuen Antriebssysteme in der Automobilindustrie fordern neue Ideen, Kreativität und Entwicklungen speziell im Bereich der dynamischen Dichtungen, ganz gleich, ob es sich um Elektroantriebe, die H2-Technologie, Hybridisierung oder Alternativkraftstoffe handelt. Viele neue Dichtungsdesigns und -werkstoffe werden technischen Anforderungen heute schon gerecht.

Um den Forderungen nach CO2-Reduzier­ungen in modernen Fahrzeugen zu entsprechen, wurden in den letzten Jahren verschiedene Antriebskonzepte bis zur Serienreife entwickelt und eingeführt, so z. B.:

  • Elektrofahrzeuge mit aufladbaren Batteriesystemen
  • Elektrofahrzeuge, deren Energiegewinnung auf der H2-Technologie basiert
  • Hybridfahrzeuge mit konventionellem Verbrenner- und E-Antrieb
  • Verbrennungsmotoren für synthetische Kraftstoffe „E-Fuels“

Damit entstanden und entstehen immer wieder neue Herausforderungen für Dichtungslösungen, denen, u.a. durch den Einsatz von universellen dynamischen Dichtungskonzepten, Rechnung getragen wird.

Miniaturisierung erfordert neue Lösungen

Zu den Antriebstrends kommt immer wieder der Trend zur Miniaturisierung. Ein Beispiel sind benötigte Lösungen für H2-Wasserstoff-Fuel Cell-Regulatoren mit Miniatur-Hochdruckdichtung. Hier kommen z.B. sehr kleine, dynamische Dichtungen aus dem Hochleistungswerkstoff Polytetraflon®, einem durch Press-Sinterprozess hergestellten PTFE-Compound, der speziell für diese Hochdruckabdichtung entwickelt wurde, zum Einsatz. In diesen elektrisch betätigten Fuel Cell-Druckregelventilen wird Wasserstoff mit sehr hohen Drücken bis > 800 bar abgedichtet. Die axial bewegten Ventilstangen sind sehr klein und haben einen Durchmesser von nur 3 bis 6 mm. Diese kleinen Kolbenstangen werden hier mit federunterstützten Nutringen
(Bild 1) erfolgreich abgedichtet. Die Dichtlippen, sowohl auf der dynamischen Stangenseite, als auch auf der statischen Seite zum Gehäuse hin, in die die Dichtung montiert ist, werden mittels Edelstahlfederelementen aktiviert und sorgen in jedem Druck- und Temperaturbereich für eine sehr gute, betriebs­sichere Abdichtung. Die Besonderheiten liegen im Dichtungsdesign und im hochdruckstabilisierten Dichtungswerkstoff, der eigens für diese anspruchsvolle Anwendung entwickelt wurde. Verschiedene Designs der Dichtungen, wie z.B. die Integration von Stützringen aus PEEK (Bild 2), verhindern zudem die Extrusion in die Spalte hinter den Dichtungen. Eine Stick-slip freie Ventilschaltfunktion wird zudem durch die Verwendung dieser PTFE- und PE-UHMW-Basiswerkstoffe möglich. Dies ist eine zwingende Notwendigkeit, um diese kritischen gasförmigen Medien sicher abzudichten.

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