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  Dichtungen
 

Olaf Rosenhagen,  Worpswede,  Sachverständiger für Boote und Yachten

Dichtungen

Jede Dichtverbindung wird unter Betriebsbedingungen von mehreren Faktoren beeinflusst. Die richtige Auswahl eines Dichtungswerkstoffes ist folglich abhängig von den Beanspruchungen durch Druck, Temperatur und Medium.

Simmerring


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Funktionsprinzip eines Simmerringes

Die Dichtwirkung eines Simmerrings kann auf einen einfachen Nenner gebracht werden: Er funktioniert deshalb, weil er aufgrund seiner Eigenschaften

Geometrie

Werkstoff

Herstellungsverfahren

wie eine mikroskopische kleine Pumpe arbeitet. Diese "Mikropumpe" ist in der Lage, Flüssigkeiten oder Gase unter der Dichtkante hindurch zu transportieren (siehe Bild).

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Beispielsweise kann ein Radialwellendichtring aufgrund dieser Eigenschaft permanent Luft aus der Umgebung in das abzudichtende Getriebe pumpen (ist dann die Getriebegehäuseentlüftung nicht frei, kommt es zu einer Leckage am Simmerring). Er ist damit aber auch in der Lage,mikroskopisch kleine Leckagen wieder in den abzudichtenden Raum zurückzufördern.

Diese phänomenale Eigenschaft ist der Grund dafür, dass, je nach Ausführung der Dichtung, Störgrößen unterschiedlichster Art bis zu einem gewissen Maß kompensiert werden können, wie folgt:

Unregelmäßigkeiten in der Wellentopographie

Wellenexzentrität

Wellenversatz

schiefer Einbau in das Gehäuse (Planschlag)

Schwingungen

Die Radialkraft der Dichtlippe erzeugt in Verbindung mit der Auslegung von Dichtlippenwinkel und Federwirkabstand eine asymmetrische Anpressdruckverteilung (siehe Bild).

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-Druckmaximum und steiler Anstieg auf der Ölseite

-flacher Abfall auf der Luftseite

Für die Funktion der Dichtung ist diese asymmetrische Verteilung des Anpressdrucks von großer Bedeutung. Nur dadurch kann sich der Simmerring individuell den Gegebenheiten anpassen (einlaufen).

Stopfbuchspackungen (Statische Dichtung) Stopfbuchsdichtung

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Zum Prinzip

Stopfbuchspackungen sind aus verschiedenen Werkstoffen maschinell geflochtene Schnüre, die zur Abdichtung drehender Wellen dienen. Packungsabschnitte werden ringförmig hintereinander um die Welle gelegt und danach mit der sog. Stopfbuchsbrille verpresst.

Bei dynamischen Anwendungen muss die Verpressung so eingestellt sein, dass eine geringe Leckage zwischen Packung und Welle austreten kann. So wird schädlicher Trockenlauf verhindert, die Leckage wird zurück- oder abgeführt. Je nach Einsatzfall kommen verschiedene Werkstoffe und Kombinationen zum Einsatz. Für bessere Laufeigenschaften werden bei der Flechtung spezielle Schmier- und Gleitmittel eingearbeitet.

Für das Verpacken von Stopfbuchsen werden zugeschnittene oder formgepresste Packungsringe verwendet.

Das Zuschneiden von Ringen aus Meterware wird zweckmäßig auf einer Schneidlehre vorgenommen, genau abgelängt und beim Einbau über die Welle oder Spindel zum Ring geformt. Behelfsweise kann der Packungsstrang auch über eine Welle oder ein Rohr gleichen Durchmessers gebogen und geschnitten werden. Ein Schrägschnitt bringt bessere Dichtungseigenschaften als ein Stumpfschnitt. Packungen ohne Bindemittel werden vor dem Schneiden gegen ein Aufspleißen beiderseits der Schnittstelle mit einem Klebestreifen versehen. Der Schnitt erfolgt dann durch den Klebestreifen.

Einbau der Formringe

Formgepresste Packungsringe müssen beim Einbau besonders schonend behandelt werden, damit die Dichtungseigenschaften nicht durch unnötiges Aufbiegen des Querschnitts beeinträchtigt werden. Wenn die Ringe nicht von vorn in die Stopfbuchse eingeführt werden können, werden sie  zunächst einzeln an den Ringen axial etwas aufgebogen, so dass ein Spalt entsteht, der über die Welle passt.  Aufbiegen in radialer Richtung sollte so gering wie möglich sein. Mit Schnittstelle voran einbauen (siehe folgende Abbildung).


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Die fertigen Ringe werden nacheinander mit versetzten Schnittstellen in die Stopfbuchse eingeführt und mit der Stopfbuchsbrille angezogen. Dabei wird die Packung einmal fest angezogen, damit sie sich dem Stopfbuchsenraum anpassen kann. Dann werden die Muttern wieder gelöst und mit mäßiger Kraft erneut angezogen.

Nun ja, es gibt leider nur diese lapidare Auskunft. Aber nach langen Nachforschungen bekam ich doch noch einige brauchbare Hinweise.

Vorspannen der Packung

Die richtige Vor- bzw. Betriebsspannung ist abhängig von der Art und der Anwendungsform.

Nur mit einem Drehmomentschlüssel oder einer ähnlichen Kraftmesseinrichtung lassen sich die erforderlichen Brillenkräfte einstellen.

Pumpenpackungen

Pumpenpackungen werden mit einer Betriebsspannung an der Brille von 1,05 bis 2 mal Mediumdruck gefahren. Dabei ist eine Mindestspannung von 0,5 - 1,5 N/mm² erforderlich.

Armaturenpackungen

Armaturenpackungen werden mit einer Betriebsspannung von 2 bis 5 mal Mediendruck und einer Mindestspannung von 5 N/mm² eingesetzt.

Einfahren der neuen Packung

Wellendichtungen sind während der Einlaufphase thermisch besonders gefährdet. Deshalb ist beim ersten Anlauf auf die Erwärmung der Welle zu achten. Läuft die Packung zu heiß, muss das Aggregat gestoppt werden. Nach kurzer Abkühlzeit soll sich eine gleichmäßige Leckage einstellen. Das Aggregat kann wieder in Betrieb genommen werden. Dieser Vorgang muss evt. einige Male wiederholt werden, bis die betriebsnotwendige Leckage an der Welle erreicht ist.


 Gleitringdichtungen 

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Zum Prinzip

Gleitringdichtungen werden zum Abdichten von drehenden Wellen gegen ein stationäres Gehäuse z. B. in Pumpen und Rührwerken eingesetzt. Der „stationäre" Teil der Dichtung sitzt in der Regel am Gehäuse, der „ rotierende" Teil ist auf der Welle befestigt. Die absolut planbearbeiteten Gleitflächen beider Teile laufen axial gegeneinander. Durch Federkraft werden die Gleitflächen aneinandergedrückt und das Öffnen der Dichtung verhindert.

Nebendichtungen ( „O-Ringe ") dichten die Gleitringe zum Gehäuse und zur Welle statisch ab. Durch Eintritt des geförderten Mediums in den minimalen Dichtspalt wird ein Schmierfilm erzeugt. Der Abdichteffekt ist damit erreicht.

Druck, Temperatur, Rotationsgeschwindigkeit und Beschaffenheit des Fördermechanismus bestimmen im wesentlichen die Bauart, Anordnung und Werkstoffkombination der Dichtung.

Wellendurchmesser von 5... 500 mm, Drücke von 10 Torr... 250 bar, Temperaturen von – 200°C.. +450°C und Geschwindigkeiten von bis zu 150 m/s begrenzen heute das Einsatzfeld von Gleitringdichtungen.

Abhängig von Fahrweise, Mediumsbeschaffenheit und der Dichtungsanordnung können zusätzliche Dichtungsversorgungs- oder Sperrdrucksysteme erforderlich sein. Angeboten werden Schleifringdichtungen bzw. Gleitringdichtungen für Schnellboote.

Für Segel- oder Motoryachten gibt es eine preiswerte Variante, die außen angebracht wird - Ein Gummibalg mit eingearbeiteten Gleitring, der aber leider sehr empfindlich auf mechanische, sprich Angelschnüre oder ähnliche Einflüsse reagiert -. 

 


O – Ringe

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Wirkungsweise

Die Dichtwirkung des O–Ringes beruht auf axialer oder radialer Verformung seines Querschnitts im eingebauten Zustand. Diese Verformung wird durch entsprechende Auslegung des Einbauraumes erreicht. Die hierdurch entstehende Reaktionskraft ergibt die für die Abdichtung erforderliche Anpresskraft, welche durch den Mediumsdruck zusätzlich unterstützt wird.

 
 Kennzeichnung

O–Ringe sind endlose Runddichtringe mit kreisförmigem Querschnitt. Sie werden überwiegend zur Abdichtung ruhender Maschinenteile – statischer Fall – gegen flüssige und gasförmige Medien eingesetzt. Unter gewissen Voraussetzungen ist auch eine Verwendung als dynamisches Dichtelement bei axialer und rotierender Bewegung möglich.

Bezeichnung

Die Abmessung eines O-Ringes ist durch - O d1 und Ringdicke d2 bestimmt. Diese Maße stellen die Kenndaten des O – Ringes dar.

 
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Dehnung und Stauchung

Die dauernde Aufdehnung soll 6 % nicht überschreiten, da sonst eine zu große Verringerung und eine zu starke Abflachung des O-Ring-Querschnittes auftritt.

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Die Stauchung des O-Ringes soll 3 % nicht überschreiten, da sonst die Gefahr der Ringverwerfung und des Abscherens bei der Montage besteht. Die angegebenen Werte für Dehnung und Stauchung sind Idealwerte, die sich in der Praxis nicht immer einhalten lassen. Insbesondere bei größeren Dehnungen muss der O-Ring-Einbauraum entsprechend korrigiert werden, um eine ausreichende Querschnittsverpressung zu gewährleisten.

Montage

Vor dem Einbau der O-Ringe sollte das gesamte System von Schmutz und Bearbeitungsrückständen gereinigt werden. O-Ringe sollten nicht über scharfe Kanten, abgesetzte Wellen, Gewinde, Nuten usw. gezogen werden. Ratsam ist eine Abdeckung der scharfen Übergänge bei der Montage, damit eine Beschädigung vermieden wird.

Der O-Ring darf nicht verdreht – gedrillt – in die Aufnahmenut zu liegen kommen. Eine kurzzeitige Aufdehnung bei der Montage ist statthaft. Dem Ring muss jedoch nach der Montage Zeit  zur Rückverformung gelassen werden. Bei der Montage als Kolben- oder Wellendichtung unter 10 mm Außen-o ist wegen der prozentual großen Aufweitung Vorsicht geboten.

Die Verwendung eines Montagedornes oder einer Montagehülse wird empfohlen.

 

 
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