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Anpassungsfähige Dichtungswerkstoffe

Anpassungsfähige Dichtungswerkstoffe

BESONDERE ANFORDERUNGEN AN DICHTSYSTEME

Der Einzug neuer Getriebekonstruktionen hat die Anforderungen an spezialisierte Dichtungssysteme spürbar verändert. Für praxisübliche Flanschunebenheiten und geringe Flächenpressung braucht es Dichtungswerkstoffe mit hoher Anpassungsfähigkeit und thermischer Robustheit.

Unter der Prämisse Leichtbau und Energieeffizienz finden auch im Getriebebau zunehmend neue Werkstoffe Einzug. Es liegt auf der Hand, dass  Gehäuseverformungen in unterschiedlicher Intensität auftreten, je nachdem ob Gusseisen oder Aluminium- oder Aluminium-Magnesiumlegierungen o. ä. für die Gehäuse verwendet werden. Diesen unterschiedlichen Eigenschaften wird bereits konstruktiv durch entsprechende Verrippung und Versteifung Rechnung getragen.

Ungleichmäßige Flächenpressung

Trotz dieser konstruktiv erfolgten Anpassungen bleiben die Anforderungen an das Dichtsystem im Bereich der Deckeldichtungen ausgesprochen hoch.  Sie lassen sich auf die folgenden Kategorien eingrenzen:

  • Deckel und Gehäuse weisen eine geringe Steifigkeit auf.
  • Bei komplexen Geometrien treten zwischen den Verschraubungen große Abstände auf.
  • Zuletzt verfügen Deckeldichtungen nur über eine niedrige Schraubenkraft.

Alle drei Kategorien führen zu einer ungleichmäßigen und unzureichenden Flächenpressung auf die Dichtung. Das verursacht zwangsläufig Leckagen, entweder bei der Montage oder spätestens im Betrieb. Wo und welche Deformationen bereits bei einem Standardflansch im Bereich des  Rohrleitungsbaus auftreten können, zeigt eine FEM Analyse des Verspannungszustandes an einem Standard-Stahlflansch. Das gezeigte Prinzip lässt sich auch auf andere Geometrien und Werkstoffe übertragen. Je nach Auslegung und Design eines Getriebes kann die Verformung einen vielfachen Wert erreichen. Ein hochentwickelter, hochanpassungsfähiger Dichtungswerkstoff soll in der Lage sein darauf zu reagieren und eine sichere Abdichtung zu ermöglichen.

Werkstoff erzielt hohe Dichtheit

Bei Faserweichstoffdichtungen tritt der weitaus dominierende Anteil der Leckage als Oberflächenleckage an der Grenzfläche zwischen Deckel/Gehäuse und Dichtung auf. Eine Querschnittsleckage durch den Dichtungswerkstoff kann im Wesentlichen nur bei nicht zureichender Medienstabilität des Dichtungswerkstoffes beobachtet werden.

Für den Bereich der Deckeldichtung bei Getrieben stellt Donit mit Tesnit BA-Soft einen Dichtungswerkstoff zur Verfügung, der speziell auf die Herausforderungen im modernen Getriebebau abgestimmt und optimiert ist. BA-Soft besteht unter anderem aus synthetischen Fasern und Spezialfüllstoffen. Dadurch bietet das Material eine ca. vierfach höhere Anpassungsfähigkeit an die Oberflächen von Deckel und Gehäuse. Das reduziert die Gefahr der Oberflächenleckage bei gleicher Schraubenkraft und damit gleicher Flächenpressung.

Da der Dichtungswerkstoff bereits bei einer um 30 % niedrigeren Flächenpressung die Dichtheit von klassischen Faserweichstoffdichtungen erreicht, können somit auch dort dichte Verbindungen realisiert werden, wo klassische Dichtungen Leckage zeigen. In einem Vergleich, der die auftretende Flächenpressung optisch sichtbar macht, wird klar, dass mit klassischen, harten Faserweichstoffdichtungen im inneren Bereich der Dichtung keine, oder nahezu keine Flächenpressung erzielt werden kann. Allein die Änderung des Dichtungswerkstoffes durch BA-Soft bewirkt bei ansonsten gleichen Montagebedingungen eine funktionsfähige Dichtverbindung trotz geringer Stegbreiten. Das Risiko einer Leckage wird damit spürbar eingedämmt.

Geringe Stegbreiten erfordern gutes thermomechanisches Verhalten

Um bei geringen Stegbreiten und unter Betriebstemperatur eine dauerhafte, sicher funktionierende Dichtverbindung zu erhalten, darf die Anpassungsfähigkeit keinesfalls zu Lasten der thermo-mechanischen Stabilität erzielt werden. Erstmalig gelingt das mit der Werkstoffentwicklung BA-Soft.

In einem hot-compression Test (HCT) zeigt der Hersteller eindrücklich, dass der Werkstoff über einen weiten Temperaturbereich ohne weitergehende Verformung und Dickenabnahme stabil bleibt. Das ist die Voraussetzung dafür, dass die Gefahr abfallender Schraubenkräfte und die damit verbundene Reduzierung der Flächenpressung im Betriebszustand minimiert wird. Somit reduziert BA-Soft das Risiko eines Dichtungsversagens im Betrieb.

 

 

Quelle: Donit Tesnit d.o.o.

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