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Spannmittel Sicher und sanft zupackende Dichtungslösung

Von Thomas Deigner*

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PFLITSCH GmbH & Co. KG
IEF-Werner GmbH
Ruderer Klebetechnik GmbH
SKF Economos Deutschland GmbH

Die neuartige All-In-One-Lösung Seal Pack von SKF Economos kombiniert die Antriebs- oder Kraftkomponenten von Spann- und Greifsystemen in einem einzigen Bauteil. Das spart nicht nur Platz, sondern bietet auch einen deutlich höheren Schutz vor Oberflächenbeschädigungen.

Mit einer 360-Grad-Kontaktfläche hat das „zupackende“ All-in-on-System Stahl- oder Messingrohre unterschiedlicher Stärke stets sicher im Griff.
Mit einer 360-Grad-Kontaktfläche hat das „zupackende“ All-in-on-System Stahl- oder Messingrohre unterschiedlicher Stärke stets sicher im Griff.
(Bild: SKF Economos Deutschland GmbH)

Spann- und Greifsysteme bestehen meist aus mehreren Komponenten. Diese Einzelbauteile werden teilweise aus Standardprodukten konstruiert, haben aber dann beim direkten Produktkontakt wieder ein anwendungsbezogenes, angepasstes Greifelement. Es geht auch anders: Mit der All-In-One-Dichtungslösungen Seal Pack von SKF Economos können die Antriebs- oder Kraftkomponenten in einem einzigen Bauteil miteinander kombiniert werden.

Die Vorteile: Das kompakte Spann- und Greifsystem kann schneller montiert oder ausgetauscht werden. Und dank seiner Elastizität gewährleistet es einen besseren Schutz vor Oberflächenbeschädigungen als herkömmliche Lösungen. Mit einer 360-Grad-Kontaktfläche hat das „zupackende“ Dichtsystem Stahl- oder Messingrohre dabei stets sicher im Griff.

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Rohre fest und zuverlässig im Griff

Wie das System funktioniert, lässt sich am einfachsten an einem Beispiel erläutern: So übernimmt etwa bei einer Vorschubeinheit für Rohre, die vorgezogen und positioniert werden sollen, eine elastomere All-In-One-Lösung diese Aufgabe. Die Dichtungslösung besteht am Innendurchmesser aus der Berührfläche für das Rohr. Die Spannfläche ist in diesem Fall glatt und mit Zusatzeinstichen ausgeführt. An den Dichtungsflanken sind zusätzliche Dichtlippen zur Aktivierung der Dichtung durch das beaufschlagte Druckmedium angebracht. Deren Fläche kann, abhängig vom zu greifenden Bauteil, dem Rohr, dessen Oberfläche, Werkstofffestigkeit und Bauteilestabilität, optimal angepasst werden.

In diesem Einsatzbeispiel sind Rohre in verschiedenen Ausführungen denkbar. Zunächst betrachten wir ein Stahlrohr mit Zunderoberfläche und stabiler Geometrie. Diese Lösung ist auf gutes Verschleißverhalten gegenüber dem Abrieb und der groben Oberfläche des Stahlrohrs ausgelegt. Die Spannkraft muss in diesem Fall hoch sein: Bei schweren Anwendungen werden Hydraulikdrücke mit mehreren 100 bar benötigt.

Sicheres Spannen und Positionieren

Wie sieht es hingegen bei einem dünnwandigen ovalen Messingrohr aus, das silberbedampft und poliert ist? Für dieses empfindliche Rohr wäre die Ausführung der Berühr- und Spannfläche mit schmalen und weichen lippenartigen Geometrieelementen umzusetzen. Bezüglich der Spann- oder Klemmkraft ist hier genau das Gegenteil gefordert: sanfte, regelbare Anlagekraft, damit das Ovalrohr nicht verformt und die Oberfläche nicht beschädigt wird.

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Jan Vollmuth, Fachredakteur konstruktionspraxis

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Als Alternative zu einem mehrteiligen Spann-/Greifsystem kann hier eine All-In-One-Dichtungslösung eingesetzt werden, die kombiniert mit einer Druckregelung bzw. Überwachung, das sichere Spannen und somit Positionieren von Werkstücken, Halbzeugen oder sonstigen zu bearbeitenden Bauteilen übernimmt.

Sanftes und oberflächenschonendes Spannen

Die passende All-In-One-Dichtungslösung sitzt in einer Nut. Diese kann, abhängig von den Bearbeitungsmöglichkeiten, einfach eingestochen oder auch geteilt sein. Wichtig ist die Oberfläche der Nutflanken, da diese als Dicht- und Gleitfläche dienen. Üblich ist hier ein Rauhheitswert von Ra 0,4 µm. Im Nutgrund ist der Einstich mit einer Querbohrung für die Beaufschlagung mit dem Druckmedium angebohrt. Die sichere Druckmedienverteilung am Umfang der Dichtung erfolgt über Freisparungen und zusätzliche Quernuten und der Außengeometrie der Dichtung.

Je nach Anforderung, Umsetzungsmöglichkeit und Platzangebot kann die All-In-One-Dichtungslösung entweder von außen oder von innen greifen. Auf Grund ihrer elastischen Eigenschaft kann sie auch eine gewisse maßliche oder geometrische Abweichung des zu spannenden Rohrs überbrücken.

Über die geometrische Ausbildung des Elastomerkörpers wird bei unempfindlichen Bauteilen ein sicheres und schnelles Spannen auch bei groben Geometrien oder ein sanftes oberflächenschonendes Spannen bewirkt. Extrem unterschiedliche Anforderungen – robust oder empfindlich – werden damit gleichermaßen erfüllt.

Dichtungen als Vorbild

Was mit der All-In-One-Technik alles umsetzbar ist, zeigt auch ein Beispiel aus dem Food- und Pharmabereich: Hier ermöglicht sie die Beseitigung von Toträumen zwischen Aufnahmenut und Dichtelement – entscheidend für aseptische Dichtungsauslegungen. Mit den Werkstoffen der Ecopur-Familie lassen sich straffe und mechanisch ausreichend belastbare Grundkörper (z. B. Ventilkolben) mit dünnen, flexiblen Dichtlippen realisieren. Zusätzliche Gleit- und Führungsflächen lassen sich mit den Werkstoffen S-Ecopur, PTFE oder PE leicht erzeugen. Mit S-Ecopur steht ferner ein Werkstoff zur Verfügung, der über eine integrierte Festschmierstoffkombination verfügt. Ausgesparte Nuten zur Aufnahme von zusätzlichen Führungselementen können konstruktiv mit vorgesehen werden.

Bei der Serienfertigung von All-In-One-Dichtungen besteht die Option kundenseitiger Modifikationen wie das Anbringen zusätzlicher Fertigungshilfen oder Kennzeichnungsrillen und Markierungsflansche zur Absicherung und Erkennung. Rollwülste dienen zum sicheren Separieren beim Rollen über Sortierleisten durch Schwingförderer; hierdurch kippen die Bauteile einseitig ab.

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Prototypen für die Serienfertigung ohne aufwendige Werkzeugentwicklung

Analog dazu können auch All-In-One-Spann-/Greifsysteme aus elastomeren Werkstoffen vielfältig modifiziert und an besondere Herausforderungen durch physikalische oder chemische Betriebseinwirkungen oder hygienische Anforderungen angepasst werden. Hydrolyse- und KS- oder CIP-Resistenzen sind genauso möglich wie erforderliche Konformitäten. Dank flexibler Fertigungstechnik – ohne aufwendige Werkzeugentwicklung – sind Prototypen für die Zertifizierung vor der Serienproduktion jederzeit herstellbar.

Neuerungen lassen sich am besten in enger Zusammenarbeit der beteiligten Unternehmen entwickeln.

All-In-One-Lösungen wie das vorgestellte Spann-/Greifsystem stellen immer eine Innovation gegenüber Altbekanntem dar. Solche Neuerungen lassen sich am besten in enger Zusammenarbeit der beteiligten Unternehmen entwickeln. Das „Partnered Engineering“-Konzept sieht vor, dass alle Partner ihre Aufgaben verstehen und miteinander eng und vertrauensvoll kommunizieren. Indem von Anfang an Ideen, Informationen und Ergebnisse ausgetauscht werden, entsteht in iterativen Prozessen die optimale Lösung. So gelingt es, frühzeitig die am besten geeigneten Werkstoffe zu ermitteln und Geometrien an vorhandene oder geplante Bauräume und gewünschte Funktionen anzupassen.

Die vergleichsweise einfache Logistik bei All-In-One-Bauteilen führt grundsätzlich zu einer vorteilhaften Kostenbetrachtung: So werden Lagerplätze und deren Pflege eingespart, Beschaffungsaufwände für mehrere Einzelprodukte entfallen, die sonst meist von unterschiedlichen Partnern bezogen werden.

* Dipl. Ing. (FH) Thomas Deigner, Geschäftsführer SKF Economos Deutschland GmbH

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