Zunehmender Engineering-Bedarf

Beispiel einer Design-Studie für neue dynamische Dichtungslösungen (Bild: Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH)

19.03.2018 Zunehmender Engineering-Bedarf

Trends bei dynamischen Dichtsystemen

von Dipl.-Ing. Holger Jordan (Trelleborg Sealing Solution GmbH)

Die Entwicklung ist nicht neu – die Einsatzbedingungen einer Branche führen meist zu steigenden und/oder veränderten Anforderungen. Neben bewährten Lösungen sind immer mehr neue und/oder individualisiertere Lösungen die Antwort. Allen gemeinsam ist der zunehmende Engineering-Bedarf und die wachsende Bedeutung der Anbieter als Lösungspartner.

Neben der grundsätzlichen Aufgabenstellung und zwar, dass dynamische Dichtsysteme meist Zielkonflikte lösen müssen, ist ein Trend zu multifunktionalen  Dichtstellen festzustellen. In Kombination mit i.d.R. funktionalen Unterschieden bei hydraulischen Dichtstellen werden immer mehr variable Dichtlösungen benötigt. Dabei ist man zunehmend bemüht, unter dem Stichwort „Simplifizierung“ die Bauteilvielfalt zu reduzieren. Es ist entscheidend, die Dichtstelle als Ganzes im Blick zu haben. Ein Beispiel für eine solche erweiterte Funktionalität ist eine zusätzliche Abstreiffunktion zur eigentlichen statischen Dichtstelle und zuletzt noch eine möglichst verschleißfreie Führung. Hierfür gibt es inzwischen für jeden Bedarf eine „optimale Lösung“. Allerdings führt dieses Beispiel in der Praxis dazu, dass man eine dynamische Dichtung und einen dynamischen Schmutzabstreifer mit einem oder mehreren Elementen zum Führen von bewegten Maschinenteilen zueinander kombiniert. In den meisten Fällen ist dann auch noch eine statische Dichtstelle zu berücksichtigen, die eine Aufnahmegeometrie der dynamischen Dichtelemente gegen ein Gehäuse bildet. Dieses Beispiel verdeutlicht die wachsende Komplexität, die sich aber mit dem neuen Seal and Guide-Prinzip lösen lässt. Dies verbindet die bekannten und benötigten Funktionalitäten und integriert gleichermaßen kostenintensive Einbauräume in der Hardware. Das Ergebnis ist Kostenersparnis durch einfache Funktionalitätskombination. Eine weitere entscheidende Rolle bei der Verbesserung von Konfliktbereichen sind intelligente Werkstoff- und Design-Kombinationen. So können z.B. Führungen bei verspannter Situation durch Spielpaarung, Toleranz und/oder Belastung verschleißen. Oder es kann durch erhöhte Kantenbelastung mit sehr hoher und wechselnder Reibung zu Klemmeffekten kommen, die  dann auch als Stick-slip-Effekt beschrieben werden können. Eine Lösung ist hier eine elastisch wirkende Aufnahme von Dicht- und Führungselement(en). Damit wird eine auftretende Auslenkung oder Verspannung von der Führung aufgenommen und im Verbund mit der Dichtung über die elastische Aufnahme an die statische Dichtstelle übertragen. So werden Belastungen von der sensibleren dynamischen Dichtkante in den robusteren statischen Dichtbereich verlagert. Durch den modularen Aufbau sind einseitig wirkende (dichtende) Lösungen, doppelt wirksame Dichtstellen oder auch kombinierte Funktionalitäten wie Dichtung und Abstreifer für translatorische Anwendungen, aber auch für rotatorische Anwendungen einsetzbar.

Um solche Aufgabenstellungen heute und in Zukunft zu lösen, sind ausgeprägtes Applikations-Know-how in Verbindung mit dichtungstechnischem Fachwissen und der Fähigkeit, Trends im Zusammenhang zu deuten und entsprechend umzusetzen, wichtig. Dabei ergeben sich dann auch Möglichkeiten, mit einer Dichtungsentwicklung einen Trend zu unterstützen oder auch einen neuen Trend zu schaffen, indem bekannte dichtungsrelevante Limitierungen verschoben bzw. aufgehoben werden können. Dabei geht es, z.B. beim Megatrend „Energieeffizienz“, neben der Minimierung von Reibung oft um ein Reduzieren der bewegten Masse. Die Automobilentwicklung ist ein gutes Beispiel dafür, dass durch Gewichtseinsparung messbare Verbrauchsverbesserungen erreicht werden
können.

Mit Blick in die Zukunft zeichnet sich ab, dass zukünftige Anwendungen mit Einbindung in komplexere Systeme erweiterte Funktionalität – in Bezug auf Datenverwaltung und -übertragung durch intelligente Dichtungen oder „cognitive sealing performance“ – erfordern. Die typischen „Verhaltensmuster“ von z.B. Dichtsystemen können auf ein Zeitverhalten wie z.B. Alterung oder Verschleiß hinweisen. Durch entsprechende Algorithmen kann eine Art „lifetime
prediction“ geschaffen werden.

Dipl.-Ing. Holger Jordan, Segment Manager Fluid Power Europe, Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH
„Mit innovativen Dichtungsentwicklungen können auch Trends geschaffen werden, insbesondere dann, wenn die Lösungen dichtungsrelevante Limitierungen beseitigen.“ Dipl.-Ing. Holger Jordan, Segment Manager Fluid Power Europe, Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH