Dichtungen Wissenswertes

Sowohl in hydraulischen als auch in pneumatischen Systemen werden bewegliche Teile abgedichtet. Man spricht von einem dynamischen Dichtmechanismus.

Der Austausch von Druck- und Umgebungsmedien soll so weit als möglich vermieden werden. Dabei spielt die Größe des Dichtspaltes eine wichtige Rolle: Der bewegte Teil benötigt einen Bewegungsraum, der durch die Dichtungen entsprechend verschlossen werden muss.

In der Hydraulik werden an ein Dichtungssystem folgende Anforderungen gestellt:

a) Thermische und chemische Widerstandsfähigkeit (Resistenz)
b) Wirtschaftlichkeit (Kosten, Bauraum, Montage und Wartung)
c) Hoher Wirkungsgrad (ohne Stick-Slip / geringe Reibung) der Dichtungen
d) Schutz gegen Schleppdruck und Schmutz
e) Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Luftblasenkaviation

In der Pneumatik unterscheiden sich die Anforderungen nur geringfügig:

a) Luftdicht / Schmierfilmerhaltend
b) Thermische und chemische Resistenz
c) Wirtschaftlichkeit (Kosten, Bauraum, Montage, Wartung)
d) Reibungsarm (keine Haftung, kein Stick-Slip)
e) Abriebfest

Diese hohe Ansprüche können nur durch qualitativ hochwertige Dichtungen erfüllt werden.

Eine umsichtige Planung und die Verwendung qualitativ hochwertiger Dichtungen sind maßgebend für eine lange Lebensdauer und wirken sich direkt auf die Qualität des erzeugten Produktes aus.

Die Folgekosten beim Versagen einer Rotor- oder Kolbenabdichtung sind beträchtlich. Nicht selten sind die Reparaturkosten hundert Mal oder tausend Mal höher als der Preis des ausgefallenen Dichtelements.

Wir beraten Sie gerne bei der Wahl der geeigneten Dichtungen und liefern beste Qualität für Ihren Einsatzbereich.

Vor der Montage der Dichtelemente ist das gesamte System von Bearbeitungsrückständen, Spänen, Schmutz und sonstigen Fremdpartikeln zu reinigen.

Dichtungen dürfen bei der Montage nicht über scharfe Kanten, Gewinde, Passfedernuten oder Ähnliches gezogen werden. Diese Stellen sind vor der Montage abzudecken. Scharfe Kanten sind zu entgraten bzw. mit Fasen oder Radien zu versehen. Auf keinen Fall dürfen scharfkantige Werkzeuge verwendet werden.

Um eine Beschädigung der Dichtelemente bei der Montage zu vermeiden, sind Zylinderrohre und Kolbenstangen anzuschrägen. Für die Oberflächengüte der Anschrägung gilt Rt < 4µm. Die Kante am Übergang von Abschrägung zu Gleitfläche muss verrundet und poliert werden. Die Länge der Anschrägung ist abhängig von der Dichtung und der Profilstärke.

Dichtung, Kolbenstange und Zylinderrohr müssen vor der Montage eingeölt oder eingefettet werden.

Durch Erwärmen der Dichtungen vor dem Einbau in +80°C bis +100°C heißem Öl wird der Dichtungswerkstoff elastischer und die Dichtung lässt sich einfacher montieren.

Arbeitsgeschwindigkeiten
Bei zu hoher Geschwindigkeit kann der Schmierfilm die Dichtung von der Dichtfläche abheben. Geschwindigkeiten von 0.5 m/sec sind für Elastomere die Obergrenze.

Arbeitstemperatur
Diese setzt sich aus der Wärme des Druckmediums und der Reibungswärme.an der Dichtung, die im ungünstigsten Fall 100°C erreichen kann, zusammen.
Die Temperatur (im Sammelbehälter gemessen) stellt dabei immer einen Mittelwert dar, der keine Aussage über die Temperatur an der Dichtung zulässt.
Die optimale Medientemperatur liegt zwischen 0°C und +50°C.
Zu hohe Temperatur: Zerstörung des Werkstoffes.
Zu niedrige Temperatur: Veränderung der Härte, Elastizität, Compression-Set.

Betriebsdruck
Druckspitzen, die teils von der Arbeitweise sowie von unsauberen Steuervorgängen verursacht werden, sind deshalb so gefährlich, weil sie ein Mehrfaches des Nenndruckes erreichen können und so die Lebensdauer einer Dichtung erheblich verkürzen.

Blow-By (Durchblasen bei Kolbendichtungen)
Weitet sich die Zylinderwand während des Betriebs sehr schnell, kann dies die Eigenvorspannung der Kolbendichtung nicht ausgleichen. In den entstehenden Zwischenraum dringt Flüssigkeit ein - die Dichtung bläst durch. Dieser Konstruktionsfehler kann durch Probeläufe nicht erkannt werden und hat u. a. zu dem verheerenden Challenger-Unglück geführt. Durch Einkerbungen an beiden Seiten der Dichtung kann die Ausweitung des Zylinders schnell abgefangen werden.

Druckmedien
Hier ist auf die Verträglichkeit mit dem Dichtungswerkstoff zu achten. Besonders in hydraulischen Systemen der pharmazeutischen Industrie werden Dichtungen hoch aggressiven Druckmedien ausgesetzt.

Gleitreibung
Die Gleitreibung einer Hydraulik-Dichtung ist verhältnismäßig niedrig; bei Pneumatik-Dichtungen muss sie durch entsprechendes Schmieren niedrig gehalten werden. Die Gleitreibung ändert sich mit der Einsatzzeit der Dichtung (neu oder eingelaufen) und ist besonders vom verwendeten Werkstoff abhängig.

Hublänge
Die Hublänge beeinflusst die Belastung der Dichtung. Ist die Hublänge größer als der Dichtungsdurchmesser, erhöht sich die Zeitdauer der Belastung. Bei einer 10x größeren Hublänge ist ein kritischer Bereich erreicht. Bei Hublängen, die kürzer als die Länge der Dichtung sind, kann der Gleitfilm nicht erneuert werden. Dies führt zu einem Trockenlauf.

Leckage beim Kaltstart
Durch tiefe Temperaturen beim Anlaufen hydraulischer Systeme erhöht sich der Schleppdruck durch die temperaturbedingte Zähigflüssigkeit. Die verschleppte Flüssigkeit wird nicht rückgefördert - es tritt eine Leckage auf.

Losbrech-Reibung
Nach einem Stillstand des Systems kann es beim Anfahren zu einer hohen Losbrech-Reibung kommen. Bei Elastomeren führt freier Schwefel zu Kontaktkorrosion. Bei einer hohen Flächenpressung kommt es zu hohen Adhäsionskräften. Der Dichtkörper kann hierbei beträchtlich verformt werden.
Bei Rotordichtungen kann es zu einem Mitreißen der Dichtung durch die Rotation der Welle kommen.

Luftausscheidung - Mikro-Dieseleffekt
Luftblasen führen besonders in Hydrauliksystemen zu großen Schäden. Dafür ist in erster Linie die im Öl gelöste Luft verantwortlich, die bereits bei einem Druck knapp unter dem Atmosphärendruck (im Unterschied zu Wasser) frei wird.
Wird Hydraulikflüssigkeit ausgeschleppt, sinkt der Druck in der Kammer. Luftblasen werden frei und sammeln sich an den Dichtungen. In den Luftblasen kann ein zündfähiges Öl-Luft-Gemisch entstehen, dessen Explosion lokale Druckwellen mit hohen Druckspitzen und extrem erhöhter Temperatur verursacht und zur Zerstörung des Dichtungswerkstoffes führt.
In Wasser führen die Luftblasen durch die Kompressionstemperaturen zu Schäden an den Dichtungen.

Plastik-Memory Effekt
So nennt man den Effekt, dass sich Werkstücke aus Kunststoff im erwärmten Zustand in den unverformten Zustand zurückverformen wollen.

Schleppdruck
Strömt die Hydraulikflüssigkeit in den Dichtspalt, muss sie gegen die Strömung wieder rückgeführt werden (sonst besteht eine Leckage). Je stärker die Schleppströmung, umso höher der Schleppdruck.

Spalt-Extrusion
Wird die Dichtung durch hohen Druck oder hohe Temperaturen in den Dichtspalt gepresst, spricht man von Spalt-Extrusion. Die Dichtung wird dabei stark verformt und beschädigt.

Stehzeiten
Bei langen Stillstandzeiten droht Trockenlaufgefahr. Zusätzlich wird die Losbrech-Reibung erhöht.

Stick-Slip (Ruckgleiten)
Durch Stick-Slip wird eine gleichmäßige Bewegung der Stange bzw. des Kolbens gestört. Bei ungenügendem Schmierfilm liegt die Dichtung nicht gleichmäßig auf und kann so durch die Bewegung axial verschoben werden. Lässt die Haftreibung nach, schnellt die Dichtung zurück. Es kommt zum sogenannten Ruckgleiten.