Wellendurchführung Reibungslose Wellendurchführung reduziert Energieverluste dramatisch

Redakteur: Jan Vollmuth

Eine neue reibungslose Wellendurchführung für den Übergang rotierender Wellen zwischen unterschiedlichen Medien, wie Flüssigkeit und Gas oder Flüssigkeit und Vakuum, reduziert die Energieverluste laut Entwickler Impecon radikal.

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(Bild: Impecon)

Die reibungslose Abdichtung, gedacht als Sperrvorrichtung zwischen Flüssigkeit und Gas oder Vakuum, bildet ein monolithisches Aggregat mit einem handelsüblichen Kugellager mit dem Zweck die Flüssigkeit in einer Kammer mit einer Antriebswelle platziert auf einer Seite des Kugellagers zuverlässig zu halten, während auf der anderen Seite des Kugellagers eine Gas- oder Vakuumumgebung sich befindet. Der Druck in der Flüssigkeitskammer ist immer um einen wählbaren Betrag größer als auf der Gasseite.

Es gibt zwei Ausführungen dieser Entwicklung, wobei das Kugellager entweder auf der Flüssigkeitsseite oder auf der Gasseite sich befindet; dadurch kann eine große Anzahl der Verwendungsfälle abgedeckt werden.

Die Sperrung findet statt vom Stillstand bis zu sehr hohen Drehzahlen, Richtwert 45.000 U/Min. Der abgedeckte Druckbereich geht von Hochvakuum bis einige bar.

Das Funktionsprinzip der Lösung von Impecon basiert auf der Anwendung einer zentrifugal erzeugten Flüssigkeitsscheibe kombiniert mit einer ebenfalls zentrifugal gesteuerten Kontaktdichtung. Dabei wirkt die Kontaktdichtung hauptsächlich bei Stillstand, während die Flüssigkeitsscheibe im höheren Drehzahlbereich durch hydrostatischen Druckunterschied den inneren Überdruck in der Flüssigkeitskammer neutralisiert. Im Übergangsbereich der Drehzahlen wird die Kontaktdichtung mit steigender Drehzahl zunehmend entlastet, bis sie bei einer vorgewählten Drehzahl unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft komplett abhebt.

Dadurch ergeben sich nachfolgende Vorteile dieser Neuentwicklung:

  • extrem niedrige Reibungsverluste im ganzen Drehzahlbereich von einigen Watt und dadurch keine nennenswerte Wärmeentwicklung;
  • fast beliebig wählbare Haltedrücke (Überdruck) für die Flüssigkeit bezogen auf die Gas- oder Vakuumumgebung, d. h. es findet keine Drucksteigerung mit der Drehzahl statt, dank eines eingebauten Kompensators;
  • sehr vereinfachte Montage (in Vergleich mit anderen Dichtungsarten) des Aggregats Kugellager/Sperrabdichtung, da nur die Kugellagermontage wie üblich berücksichtigt werden muss (keine direkte Berührung zwischen Gehäuse und reibungsloser Abdichtung und nur axialer Montageabstand auf der Welle nötig);
  • flache Ausführung aus Metall, das mit Lot eine zuverlässige flächendeckende Verbindung mit dem Kugellager aufweist;
  • die reibungslose Abdichtung arbeitet praktisch ohne Begrenzung für die Werte des Drucks auf der Gasseite;
  • die reibungslose Abdichtung ist einsatzfähig bis 110 °C in normaler Ausführung und bis 250 °C in Sonderausführung; höhere Werte auf Anfrage;
  • die Vorrichtung ist wartungsfrei;
  • wichtiger Nebeneffekt: die reibungslose Abdichtung kühlt das angegliederte Kugellager zusätzlich ab und führt so zur Erhöhung seiner Grenzdrehzahl.

(jv)

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