Wellendichtringe für höhere Betriebsanforderungen

FKM 1995 Heft Nummer 203 Vorhaben Nr. 165

Abschlußbericht
Kurzfassung:

Wellendichtringe mit PTFE-Dichtlippe (PTFE-Manschettendichtringe) erlangen wegen ihrer hohen chemischen und thermischen Beständigkeit zunehmend an Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurden sowohl handelsübliche Dichtringe als auch am Institut hergestellte Dichtlippen experimentell untersucht. Im Mittel- punkt der Untersuchungen standen Radialkraft, Reibverhalten, Förderverhalten und Dichtheit bei vorzugs- weise druckloser Beaufschlagung. Anhand der selbst hergestellten Dichdippen wurde der Einfluss der Form der Dichtlippe untersucht und mit Rückförderstrukturen für wechselnde Drehrichtungen der Welle experimentiert Die Anpressung der Dichtlippe an die Welle erfolgt nur durch die Aufweitung der Dichtlippe bei der Montage auf die Welle, ohne die bei Elastomer -Radial-Wellendichtringen (Elastomer -RWDR) übliche Spiralfeder. Die Dichtringe haben im Neuzustand bei Raumtemperatur eine hohe Radialkraft, die durch Kriechen irreversibel und bei hoher Temperatur reversibel abnimmt. Die Radialkraft wird hauptsächlich von der Dicke der Dichtlippe bestimmt, Werkstoff und überdeckung haben wenig Einfluss. Das Reibmoment von PTFE-Manschettendichtringen ist entgegen der weit verbreiteten Meinung nicht geringer als bei Elastomer-RWDR. Im Trockenlauf und bei geringer Schmierung ist das Reibmoment durch die hohe Radialkraft bestimmt, bei guter Schmierung und damit flüssiger Reibung ist die gro ße Berührfläche der bestimmende Faktor. Der Verlauf des Reibmoments über der Drehzahl zeigt, daß schon bei geringer Gleitgeschwindigkeit flüssige Reibung im Dichtspalt auftritt. Bei hoher Drehzahl lagen die ermittelten Reibwerte zwischen 0,2 und 0,7, und damit sehr viel höher als die in der Uteratur oft angegebenen Werte. Bei Druckbeaufschlagung steigt das Reibmoment etwa linear mit dem Druck an. Bei PTFE-Dichtlippen bildet sich kein natürlicher Rückfördermechanismus wie bei Elastomer-RWDR. Zuverlässige Dichtheit ist nur bei Dichtringen mit Spiralrille gewährleistet, ohne Spiralrille muss mit hoher Leckage gerechnet werden. Abrasive Partikel im öl sind nicht ursächlich für Leckage, führen aber zu hohem Verschleiß an Dichtring und Welle und dadurch zu verminderter Dichtheit. Mit entsprechend gestalteten Rückförderstrukturen ist prinzipiell eine Rückförderung in beiden Drehrich- tungen möglich. Die Rückförderung wird unter anderem durch die Anzahl, Größe, Tiefe und Lage der Strukturen sowie der Dicke und Aufdehnung der Dichtlippe beeinflusst. Werden PTFE-Dichtlippen im Trockenlauf betrieben, so ist das PTFE-Compound der Dichdippe entschei- dend für die Standzeit der Dichtlippe und den Verschleiß an der Welle. Eine hohe Standzeit der Dichtlippe und gleichzeitig geringer Wellenverschleiß ist dabei möglich.

Berichtsumfang:
1175. ,101 Abb., 40Ut.
Beginn der Arbeiten:
01.04.1992
Ende der Arbeiten:
30.11.1994
Zuschussgeber:
BMWi I AIF-Nr. 8911
Forschungsstelle:
Institut für Maschinenelemente der Universität 5tuttgart
Leitung:
Prof. Dr.-lng. G. Lechner Projektleiter: Prof. Dr.-lng. H. K. Müller
Bearbeiter und Verfasser:
Dipl. -lng. Ch. Hoffmann
Obmann des Arbeitskreises:
Dipl. -lng. 5. Merzianis, Mercedes Benz AG Dr. -lng. D. Frey, Zahnradfabrik Friedrichshafen
Vorsitzender des Beirates:
Prof. Dr. -lng. H. Kipphan Heidelberger Druckmaschinen AG, Heidelberg