Klassische Radialwellendichtringe

 

Klassische Radialwellendichtringe (RWDR) werden in der Norm DIN 3760 beschrieben. Thermische bzw. mechanische Belastung oder auch chemischer Angriff des Wellendichtrings bestimmen das jeweilige Elastomer. Erhöhte Belastungen führen fast zwangsläufig zu Wellendichtungen aus PTFE.

BP 03 NBR-FDA
BP 03 NBR-FDA

WECHSEL von Elastomer-RWDR auf PTFE-RWDR

Mit dem Werkstoffwechsel von Elastomer auf PTFE sollte auch das Profil geändert werden. In den ersten Jahren der Verwendung von PTFE-RWDR wurde das Design des klassischen RWDR nach DIN 3760 beibehalten.

 

Der RWDR aus Elastomer erzeugt die Vorspannung an der Dichtkante aufgrund der Elastizität des Elastomers und der Wirkung einer zusätzlichen Wurmfeder. Dieser Mechanismus wird durch die relative Steifigkeit der PTFE-Werkstoffe behindert. PTFE-RWDR werden daher meist als Wellendichtungen mit Lippen, Doppellippen ausgeführt. Mit Hilfe der Lippengeometrie und durch die Wahl des richtigen Fertigungsprozesses wird an den Lippen des PTFE-RWDR eine Vorspannung erzeugt. Diese Vorspannung stellt die Lippen mit zunehmendem Verschleiß nach und führt entscheidend zur Lebensdauer der Wellendichtung bei.

 

Weitere Vorteile des Lippen-Designs von Wellendichtungen sind die Anordnung mehrerer Lippen auf wenig Raum, die Möglichkeit zur totraumfreien Gestaltung.

Nur im Falle höherer dynamischer Beanspruchung in radialer Richtung wird die mangelnde Elastizität von PTFE-Lippen mit andersartigen Federn vorgespannt.

Dichtsystem bietet spezielle Lippendichtungen für solche Taumelbewegungen oder sogar schonende RWDR, welche die Welle schonen, da die Relativbewegung (die schleifende Bewegung) von der Kontaktzone zur Welle in die Dichtung verlagert wird.

BP 03
BP 30 / 1 Dichtlippe innerhalb der Bauhöhe
BP 30 / 1 Dichtlippe innerhalb der Bauhöhe
BP 31 / 2 Dichtlippe ohne Totraum zum Medium
BP 31 / 2 Dichtlippe ohne Totraum zum Medium

Die Wellendichtung (RWDR) im Dichtsystem

Der beste Wellendichtring scheitert, wenn sein „Systempartner“- die Gegenlauffläche – versagt. Insofern empfiehlt es sich nicht, den RWDR isoliert zu betrachten. Eine Wellendichtung bildet erst zusammen mit seiner Gegenlauffläche ein funktionierendes Dichtsystem.

Der ideale „Systempartner“ eines RWDR weist eine drallfreie Oberfläche mit geringer Rauheit, hoher Härte und hervorragender Wärmeleitfähigkeit auf.

Die Optimierung des „RWDR-Gegenlaufläche-Systems“ kann nur anwendungsbezogen erfolgen.
Ein weicher Wellenwerkstoff in Lebensmittelumgebung bedingt ein entsprechendes PTFE-Compound, welches sich schonend zur Welle und dennoch standfest verhält.

Feststoffhaltige Medien widerum erfordern ein PTFE-Compound, welches robust gegen abrasive Medien ist. Dieser PTFE-Wellendichtring funktioniert jedoch nur bei einer gehärteten Oberfläche, die auch mit Hilfe einer Schonhülse bereitgestellt werden kann.

Wellenschutzhülse carbidisch beschichtet
Wellenschutzhülse carbidisch beschichtet
Wellenschutzhülse oxidisch beschichtet
Wellenschutzhülse oxidisch beschichtet
Klassische Radialwellendichtringe Prelon-X-2-ST-H
Prelon-drichtring-X-H-64-Prelon-Dichtsystem

Warum so verschiedene Wellendichtringe?

RWDR unterscheiden sich nicht nur in ihrem Material, sondern auch in ihrem Profil. Anwendungen mit rotierenden Gehäusen statt drehender Wellen erfordern andere Geometrien. Hohe Lebensdauer, zweiseitige Belastung oder taumelnde Bewegungen erfordern andere Geometrien und unterschiedliche Wirkprinzipien.

Werkstoffauswahl bei RWDR

Der Werkstoff eines RWDR richtet sich nach „seiner Umgebung“. Je nachdem was abgedichtet wird,

  • B. Flüssigkeit, Flüssigkeitsnebel, Pulver oder Dispersion einerseits oder
  • Öl, Wasser, flüssige Schokolade bzw. irgendeine chemische Substanz

spielen verschiedene Elastomere jeweils ihre Vorteile aus.

Die Umgebungs- und Einsatzbedingungen wie Druck, Temperatur und die Geschwindigkeit beeinflussen zusätzlich die Wahl des Werkstoffs.

Werkstoffauswahl bei PTFE-RWDR

Reines PTFE wird als Werkstoff für Wellendichtringe kaum eingesetzt. Kaltfluss und hoher Verschleiß schränken die Vorteile hoher thermischer und chemischer Belastbarkeit sowie des niedrigen Reibwerts ein.

Sogenannte PTFE-Compounds mit verschiedenen Beimengungen aus Kohle, Grafit, Bronze, Glas oder auch anderen Polymeren werden passend zu den Einsatzfällen der Wellendichtungen gemischt. Diese PTFE-Compounds wirken gegen Kaltfluss, reduzieren den Verschleiß der Dichtkanten, verringern die Reibung erhöhen die Druckfestigkeit, gewährleisten die Verwendung im Lebensmittelkontakt , schonen Edelstahlwellen (vulgo: „weiche“ Wellen) u.v.m.