Perfekt durchgeführt

Technik konkret Fluid

Drehdurchführungen – Die Durchleitung von Fluiden in rotierende Maschinenteile erfordert präzise und robuste Drehdurchführungen. Entscheidend für die Funktion ist eine optimierte Dichtungstechnik.

02. November 2011

Wenn flüssige oder gasförmige Medien, aber auch Vakuum oder das Medium »Information« in drehende Maschinenkomponenten hinein- und/oder wieder herauszuführen sind, bilden Drehdurchführungen die Schnittstelle zwischen feststehenden Versorgungsleitungen und dem rotierenden Element. Auf der untersten technischen Ebene lässt sich das Prinzip an einem Gartenschlauchwagen festmachen: Der Versorgungsschlauch verbindet den Wasseranschluss mit der Schnellkupplung im Achsmittelpunkt des Wagens, von wo das Wasser in den Schlauch geleitet wird, auch wenn sich die Trommel dreht.

Als Dichtung genügt bei einer derart geringen Belastung ein Elastomer-O-Ring. Bei höheren Ansprüchen, wenn beispielsweise Drehzahlen und Drücke erheblich steigen, wird jedoch ein anderer technischer Ansatz benötigt, die sogenannte »Gleitringdichtung«. Hierbei läuft der Gleitring am Rotor über einen Gleitring auf dem Stator als feststehendes Element. Das bietet die Möglichkeit, die Materialpaarungen der Gleitringe auf die Applikation und die Medien abzustimmen. Um das Ganze möglichst dicht zu gestalten, damit kein Medium austritt, nutzte man in der Vergangenheit zunächst den »ungedämpften« Mediendruck, um die Dichtflächen aufeinander zu pressen. Solche Drehdurchführungen wurden daher auch als »Druckverbinder« bezeichnet. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass durch die hohe Pressung die Dichtflächen sehr schnell verschleißen – mit der Folge, dass sich nur unbefriedigende Standzeiten erzielen lassen. Der Drehdurchführungsspezialist Deublin hat diesen Nachteil frühzeitig erkannt und führte die entscheidende Verbesserung mit der Entwicklung der »entlasteten« Gleitringtechnik ein. Dabei wird die Reibung und damit der Verschleiß durch ein definiertes Ausbalancieren von Öffnungs- und Schließkraft reduziert. Hinzu kommt, dass winzige Tröpfchen des geführten Mediums über die Dichtflächen wandern und diese schmieren. Die Folge sind maximale Standzeiten durch stark verringerte Reibung. Damit war eine Bauform gefunden, die auch unter hohem Druck dennoch gute Standzeiten bietet.

Für eine optimale Lösung, die sämtliche Anforderungen der Industrie erfüllt, genügt es jedoch nicht, eine einzige Grundidee umzusetzen. Der wesentliche Punkt bei einer Gleitringdichtung ist stattdessen die optimale Zusammenarbeit von Gleitring und Gegenring. Zwei wichtige Voraussetzungen dafür sind eine absolute Planparallelität und Rechtwinkligkeit der Dichtflächen zueinander. Die Feinarbeit bei der Entwicklung einer optimalen Lösung beginnt deshalb mit den eingesetzten Werkstoffpaaren und deren Struktur. Diese müssen je nach Medium nicht nur eine entsprechende chemische und thermische Beständigkeit aufweisen sowie abrasiven Beanspruchungen standhalten, sondern auch ein stabiles tribologisches System zur Abdichtung bilden. Hier haben keramische Werkstoffe die bislang eingesetzten Metalle mehr und mehr verdrängt. So bieten spezielle Siliciumcarbide neben gutem Verschleißverhalten auch hohe Festigkeit sowie eine genau definierte Oberflächenrauheit der Dichtflächen, die sich positiv auf Lebensdauer, Reibungs- und Leckverluste auswirkt. Ein wichtiges Kriterium ist daher nicht nur die Feinstläppung der Dichtflächen, sondern auch die nachfolgende Prüfung. Bei Deublin werden deshalb alle Oberflächen der Dichtringe, ob gehärteter Werkstoffstahl, Kohlegraphit, Keramik oder Siliciumcarbid, feinstgeläppt und anschließend bezüglich Ebenheit und Rauheit geprüft.

Heribert Freitag,

Deublin GmbH,

Hofheim-Wallau

Erschienen in Ausgabe: 08/2011