Veröffentlicht am 01.09.2020 / Cliff / Dichtungen
Wenn es um die Aufrechterhaltung einer hochfunktionellen Drehwelle geht, müssen Sie die geeignete Lippendichtung auswählen.
Die Wellendichtung schützt die Drehwelle vor Verunreinigungen wie Staub und Schmutz und hält Wasser und Schmiermittel fern.
Eine Drehdichtung, auch als Radialwellendichtung bekannt, sitzt typischerweise zwischen einer Drehwelle und einem festen Gehäuse — wie einer Zylinderwand —, um zu verhindern, dass Flüssigkeit entlang der Welle austritt. Die Außenfläche der Drehdichtung ist am Gehäuse befestigt, während die Innenlippe der Dichtung gegen die rotierende Welle drückt.
Häufige Anwendungen für Wellendichtringe sind Motoren, Getriebe, Pumpen und Achsen. Sie werden auch zunehmend in der Lebensmittel- und chemischen Verarbeitung sowie in Druckgasanwendungen eingesetzt.
Drei der wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl der besten Lippendichtung für eine Drehwelle sind:
- Das Material, aus dem die Dichtung besteht,
- die Härte der Wellenoberfläche und
- die Rauheit der Wellenoberfläche.
Hier finden Sie unsere Anleitung, wie Sie optimale Leistung und Langlebigkeit für Ihre Dichtungen und Wellen erreichen und letztendlich das Risiko eines Dichtungsausfalls minimieren können.
Welches Material eignet sich am besten für Rotationsdichtungen?
Das herausragende Material der Wahl für eine Drehwellendichtung ist Polytetrafluorethylen, auch bekannt als PTFE. Dieses Material wird wegen seiner extrem geringen Reibung und Verschleißfestigkeit häufig in Dichtungen verwendet.
Es funktioniert auch bei hohen Betriebstemperaturen außergewöhnlich gut und erfordert minimale Schmierung. Außerdem ist es mit vielen Chemikalien kompatibel, was es zu einer guten universellen Wahl macht.
Drehwellenlippendichtungen aus PTFE sind sehr zäh und haben einen niedrigen Reibungskoeffizienten, der es ihnen ermöglicht, über die höchsten Punkte der Passfläche (in diesem Fall die Drehwelle) zu rutschen und gleichzeitig Abrieb zu widerstehen. Und sie können es ohne Schmierung tun.
Welche Eigenschaften von Metall-Drehwellen beeinflussen die Dichtleistung am stärksten?
Die Rauheit und Härte einer metallischen Drehwelle sind die beiden wichtigsten Eigenschaften, die bei der Auslegung einer Lippendichtung für die Welle zu berücksichtigen sind. Schauen wir uns zuerst die Rauheit an.
Was ist Rauheit in einer Drehwelle?
Rauheit bezieht sich im Zusammenhang mit einer Drehwelle auf die Unebenheit der Oberfläche der Welle. Die Art und Weise, wie wir die Wellenrauhigkeit messen, besteht darin, den hohen und den niedrigen Punkt der Wellenoberfläche zu messen und dann die Differenz zu berechnen. Dies wird als bearbeitete Toleranz bezeichnet.
Die Rauheit kann minimiert werden, indem die Oberfläche der Welle ordnungsgemäß bearbeitet wird. Eine gut verarbeitete Oberfläche mit einer entsprechend bearbeiteten Toleranz ermöglicht eine hervorragende Dichtungsleistung sowie Langlebigkeit.
Eine Drehwelle mit einer hohen Oberflächenrauhigkeit kann Wege für Leckagen durch die Tiefpunkte auf der Wellenoberfläche ermöglichen. Die Abrasivität der Oberfläche kann die Dichtung auch schnell abnutzen und zum Versagen führen.
Je glatter die Oberfläche der Drehwelle ist, desto besser ist die Leistung der Dichtung. Eine übermäßige Glätte, die über die Spezifikation hinausgeht, kann jedoch die Wirksamkeit einer Dichtung verringern. Dies liegt daran, dass bei extrem glatten Oberflächen kein Schmierflüssigkeitsfilm zwischen der Dichtung und der Gegenfläche fließen kann.
Der Durchgang dieses Films schmiert die Dichtung und verlängert ihre Lebensdauer. Ohne sie verschleißt die Dichtung früher. Wenn die Oberfläche Ihrer Drehwelle zu glatt ist, funktioniert eine Dichtung im Wesentlichen zu gut — bis dies nicht der Fall ist.
Was ist Härte in einer Drehwelle?
Die Härte einer Drehwelle wird gemessen, indem man betrachtet, wie tief ein Eindringkörper in die Oberfläche der Welle eindringen kann, wenn er mit hohem Druck auf sie gedrückt wird. Mit einer Rockwell-Skala können wir die Eindringtiefe relativ zu der eines Referenzdrucks messen.
Eine Dichtung sollte immer weicher sein als die Drehwelle. Dies stellt sicher, dass es sich anstelle der Welle abnutzt. Je härter die Welle, desto mehr Optionen haben Sie für das Dichtungsmaterial.
Bei Metalldrehwellen gilt: Je härter die Oberfläche, desto besser. Die erhöhte Härte ermöglicht die Verwendung von hochverstärkten Dichtungsmaterialien, wodurch die Lebensdauer sowohl der Lippendichtung als auch der Welle selbst erhöht wird.
Die Alternative, eine weichere Metallwelle, ist anfällig für Abrieb und Erosion von den besten Dichtlippenmaterialien (PTFE). Wenn Sie also mit einer weichen Drehwelle arbeiten, müssen Sie eine weichere Dichtung verwenden. Dies ist eine praktikable Lösung, aber es bedeutet, dass Sie mit einer kürzeren Dichtungslebensdauer stecken bleiben.
Es gibt jedoch einen Vorteil, die Oberflächenhärte der Drehwelle auf der Rockwell C-Skala unter 45 zu halten, und dies ist, dass die meisten Dichtungen die Wellenoberfläche während der anfänglichen „Einstreuzeit“ tatsächlich polieren.
Nach dieser Zeit lässt der Verschleiß der Drehwelle nach, abhängig vom PTFE-Material der Dichtung, der Oberflächenbeschaffenheit der Welle und der Druck * Geschwindigkeit (PV-Bewertung) der Anwendung.
Wenn die Härte 45 Rockwell C überschreitet, ist die anfängliche Oberflächengüte für die Lebensdauer der Dichtung absolut entscheidend. Warum? Weil in der „Einstreu“ -Zeit nicht viel poliert werden darf. Wenn die Härte hoch ist, führt jede Rauheit in der Oberfläche zu Verschleiß an der Dichtung.
Wie Sie sehen können, sind Rauheit und Härte der Oberfläche der Drehwelle keine unabhängigen Eigenschaften, wenn es um das Design der Lippendichtung geht — wenn die Härte steigt, muss die Rauheit sinken. Alternativ ermöglicht eine weniger harte Oberfläche etwas mehr Rauheit.
Was ist die empfohlene Härte für eine Drehwelle?
Die ideale Härte für eine Metalldrehwelle hängt von der Wellendrehzahl und dem Umgebungsdruck ab.
- Am unteren ende des spektrums, in dreh welle geschwindigkeiten bis zu 150 sfpm (0,76 mt/s), mit 0 psi, härte sollte mindestens 35 Rc (mit hoher schmierung) oder 44 (wenn keine schmierung).
- 70+ Rc kann erforderlich sein für 1000 psi bei der gleichen geschwindigkeit (bis zu 150 sfpm).
- 60+ Rc kann für 2500 sfpm bei gleichem Druck (0 psi) erforderlich sein.
In der typischen technischen Praxis ist die verwendete Härte normalerweise ein Kompromiss zwischen den Kosten härterer Oberflächenmetalle und der Dichtungslebensdauer. Wie bei jeder Konstruktionsaufgabe besteht die Herausforderung darin, eine Lösung zu finden, die nicht nur die technischen Anforderungen erfüllt, sondern auch innerhalb der logistischen (d. H. budgetären) Grenzen liegt.
Optimale Abstimmung zwischen Drehwelle und Lippendichtung
Aufgrund der großen Auswahl an PTFE-Füllstoffen und Materialspezifikationen ist es nicht immer einfach, genau die richtige Drehdichtung für Ihre Welle zu finden, um eine optimale Dichtungswirksamkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten.
Wenn Sie keine vorhandene Wellendichtung finden, die Ihren Anforderungen entspricht, müssen Sie möglicherweise eine benutzerdefinierte Dichtung entwerfen. Genau darauf haben sich unsere Dichtungsingenieure hier bei Eclipse Engineering spezialisiert. Wir fertigen viele Arten von Dichtungen für Drehwellenanwendungen. einschließlich ummantelte Lippendichtungen, O-Ring OD Lippendichtungen und MicroLip Dichtungen.
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