Entwicklung eines Radialwellendichtrings für Rollenlager auch unter heißen Bedingungen

Radialwellendichtring, dicht auch unter heißen Bedingungen / Pressebild: Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG
Radialwellendichtring, dicht auch unter heißen Bedingungen / Pressebild: Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG
Radialwellendichtring, dicht auch unter heißen Bedingungen / Pressebild: Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG

Radialwellendichtringe für Arbeitswalzen in Stahlwerken werden spätestens nach 8.000 Betriebsstunden ausgetauscht.

(WK-intern) – Bis dahin erwartet der Kunde, dass sie unter rauen Bedingungen und bei hohen Temperaturen reibungslos und zuverlässig funktionieren.

Das gilt sowohl für eine hohe Dichtwirkung nach außen, als auch für den Schutz der Lager nach innen vor zu viel Wassereintritt.

Weitere Anforderungen sind ein selbsthaltender Sitz im Gehäuse, eine einfache Montage und schnelle Lieferfähigkeit im Reparaturfall – auch bei Sondergrößen. Diese Forderungen waren mit derzeitigen Dichtungsdesigns und deren Fertigungsverfahren wirtschaftlich nicht realisierbar. Es galt also neue Wege zu finden. In intensiver Entwicklungsarbeit hat Freudenberg Sealing Technologies (FST) einen neuen Radialwellendichtring (Merkel Radiamatic RPM 41) entwickelt, der in Europa und vor allem in amerikanischen Stahlwerken bereits mit Erfolg eingesetzt wird.

Bei Radialwellendichtringen werden traditionell Federn als Vorspannelemente an der Dichtlippe eingesetzt. Der Grund ist, dass die bislang zur Verfügung stehenden Elastomer-Materialien zu schnell ermüden, um über einen längeren Zeitraum eine genügend hohe Vorspannkraft zu erzeugen. Das Besondere der neuen Dichtung ist eine federlose Dichtlippe aus einem speziellen Elastomerwerkstoff mit einem sehr geringen Druckverformungsrest. Ziel der Entwicklung war, eine hohe Materialelastizität über 8.000 Betriebsstunden zu erreichen, ohne andere Materialeigenschaften wie hohe Verschleiß- und Fügefestigkeit zu beeinflussen. Der neu entwickelte Elastomerwerkstoff leistet diesen Spagat. Die gute Fügefähigkeit des Materials ermöglicht außerdem die gewünschte Durchmesser-Flexibilität  bei der Herstellung.

Die zweite Neuerung ist der Verzicht auf Metallkäfige als typisches Halteelement im Einbauraum. Deren größter Nachteil ist der erschwerte Ein- und Ausbau und eine mögliche Beschädigung des Gehäuses. Reines Elastomer oder Gummi-/Gewebe-Ausführungen sind für die Selbsthaltefunktion der Dichtung im Einbauraum aber nicht geeignet. Nach mehreren Versuchsreihen und FEM-Analysen stand die neue Lösung fest: ein einvulkanisiertes Stahlelement. Die Vorteile sind der Verzicht auf außenliegenden Metallteile (Schutz vor Korrosion) und eine den Einbauraum schonende und einfache Montage/Demontage per Hand.

Auch die schnelle Verfügbarkeit individueller Größen war eine zentrale Forderung. Denn der ideale Wellendichtring muss auf Abruf produziert werden können – notfalls innerhalb von 24 Stunden und nicht teurer als derzeitige Lösungen. Hier kommt die langjährige Erfahrung von Freudenberg Sealing Technologies im Fügen großer Dichtringe für die Windkraftindustrie zum Tragen. Für die Präzisionsfügestelle wurden spezielle Vorrichtungen entwickelt, um Schnittflächen hoher Qualität absolut fluchtend miteinander zu verbinden. Vor allem die Schnittflächen der innen liegenden Metallseele müssen präzise aufeinander liegen, damit der notwendige Druck in radialer Richtung zur Selbsthaltefähigkeit des Rings erhalten bleibt. Voraussetzung dafür ist eine gleichbleibende Lage der Stahlseele im Innern des Haftteils der Dichtung während der Vulkanisation. Das wird durch einen mehrstufigen Prozess erreicht.

PM: Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG

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