Leistungssteigerung bei  Dichtsystemen

Dichtung – optimiert für dynamische Anwendungen (Bild: REIFF Technische Produkte GmbH)

01.11.2018 Leistungssteigerung bei Dichtsystemen

Optimierte Schmierfilmbildung zwischen Dichtung und Gegenlauffläche

von M. Sc. Claudia Effmert (REIFF Technische Produkte GmbH)

Steigende Anforderungen in hydraulischen Anwendungen stellen dynamische Dichtsysteme unter den Aspekten Verschleiß und Lebensdauer vor steigende Herausforderungen. Ein Lösungsansatz ist das Lubrication Management, was verschiedene Untersuchungen belegen.

Eine wesentliche Herausforderung bei der Abdichtung bewegter Maschinenteile stellen bekanntermaßen Dichtheit und Lebensdauer dar. Mehr und mehr kommt die Effizienzbetrachtung in den Focus, da Dichtstellen i.d.R. „Reibstellen“ sind, die den Gesamtwirkungsgrad einer Maschine und damit auch die Gesamtkosten beeinflussen. Die in den Anwendungen auftretende Bandbreite der Anforderungen von Dichtheit, Lebensdauer und Verlustleistung ist groß und variiert meist mit Werkstoff und Design der Dichtung oder der Dichtsysteme. Für die beschriebenen Themen ist aber immer die Reibung eine maßgebliche und zunehmend wichtige Einflussgröße [1, 2].

In den Anwendungen kommen die Einflussgrößen der Dichtungen (Bild 1) mit den Einflussgrößen der Hardware zusammen. Immer mehr werden auch die üblicherweise verwendeten Chrombeschichtungen durch alternative Beschichtungsverfahren ersetzt, die für bestehende Dichtsysteme aufgrund ungünstiger Topographie zu erhöhtem Verschleiß und in der Folge zu einem frühzeitigen Ausfall führen können.

Der Haupteinflussbereich auf Reibung, Verschleiß und damit Lebensdauer liegt bei den dynamischen Abdichtungen im Dichtspalt. Im Kontaktbereich zwischen Dichtung und Gegenlauffläche hängen die tribologischen Verhältnisse und damit das Reib- und Verschleißverhalten wesentlich von den Schmierbedingungen ab, weshalb eine Optimierung dieser mit einer Anpassung an die jeweilige Belastung der Einzelelemente grundsätzlich auf der Hand liegt. Das Prinzip des Lubrication Managements denkt diese grundsätzlichen Zusammenhänge einen Schritt weiter und passt die Schmierfilmbildung im Dichtsystem an die Belastung der Einzelelemente an. Betrachtet man die theoretischen Zusammenhänge für die Schmierfilmdicke zwischen Dichtung und Gegenlauffläche, so ist die Schmierfilmdicke grundsätzlich direkt abhängig vom Gradienten der Kontaktpressung. Durch ein Reduzieren des Gradienten beim Ausfahren der Kolbenstange werden der Verlauf und die Höhe des Schmierfilms im Dichtspalt so beeinflusst, dass durch verbesserte Schmierung  die Belastung der Dichtung verringert wird. So wird sichergestellt, dass die Gradienten im Kontakt mit der Gegenlauffläche flach verlaufen und eine optimale Schmierung zulassen (Bild 2).