RWDR neu interpretiert

Modularer Aufbau des neuen Wellendichtringkonzeptes (Bild: Trelleborg Sealing Solutions)

01.11.2018 RWDR neu interpretiert

Steigerung der Leistungsfähigkeit von elastomeren Kontaktdichtungen

von Dr.-Ing. Mandy Wilke (Trelleborg Sealing Solution GmbH), Dipl.-Ing. Holger Jordan (Trelleborg Sealing Solution GmbH)

Radialwellendichtringe (RWDR) sind in sehr vielen Anwendungen auf der ganzen Welt als bewährtes Dichtkonzept weitverbreitet. Mit steigenden Anforderungen in den Anwendungen wird die Leistungsgrenze bestehender RWDR immer wieder erreicht und überschritten.

Um den Anforderungen gerecht zu werden, kommen Design- und Werkstoffentwicklungen zum Tragen, die im Wesentlichen dem Prinzip RWDR folgen (Bild 1). Grundsätzlich steigt bei den in den Anwendungen immer weiter verschärften Bedingungen die Belastung auf den Dichtungswerkstoff – mit der Folge von Rissbildung und/oder Verschleiß an Dichtprofil und Gegenlauffläche.

Erhöhte Temperaturen aus der Anwendung und dem Energieeintrag der Dichtung im Kontaktbereich der Welle führen zusätzlich zu Ölkohlebildung, die dann im Bereich der dynamischen Dichtkante abgelagert wird und als harter, abrasiver Werkstoff die Verschleißspuren an den benannten Stellen exponenziell erhöht. Um die bekannten Verschleißmechanismen bei Wellendichtringen zu vermeiden, muss ein völlig anderes, neuartiges Konzept betrachtet werden.

Bei der hier vorgestellten Wellendichtung wird ganz aktiv der Austausch von dem anliegenden Medium gefördert mit der Folge, dass im Dichtkontaktbereich ein ständiger Umlauf an Druckmedium entsteht. Dieser Umlauf dient der Spülung im Dichtbereich und der Wärmeabfuhr über das Fluid. Durch das neue Funktionsprinzip können Verschleiß und daraus abgeleitet die Lebensdauer deutlich verbessert und erweitert werden.

Bild 2 veranschaulicht die Verzerrungshypothese mit den Verschleißstrukturen. Bei rotierender Welle treten durch die axial gerichteten Verschleißstrukturen Reibschubspannungen auf, welche entsprechend der Pressungsverteilung asymmetrisch verzerrt werden. Aufgrund der asymmetrischen Verzerrung entsteht eine entgegengesetzte Mikropumpwirkung, die das Fluid in den Dichtkontakt fördert. Die Pumpwirkung ist in Richtung der Stirnseite größer, sodass in diese Richtung ein Förderstrom entsteht [1].