Dichtung Volumenkompensator gleicht Schleppölvolumen im Dichtsystem aus

Um Primär- und Sekundärdichtungen vor Überdruck im Dichtungszwischenraum zu schützen, hat Freudenberg Simrit Omegat-Stangendichtungen entwickelt. Jetzt kommt ein Schleppöl- und Volumenkompensator hinzu, der die Druckentlastungsfunktion der Omegat Primärdichtungen unterstützt und damit die Betriebssicherheit hochbeanspruchter Hydrauliksysteme nochmals verbessert.

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Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG

Beim Ausfahren der Stange aus dem Zylinder muss das Dichtsystem das Hydraulikmedium halten und einen Großteil des mitgeschleppten Öls abstreifen. Und den Druckaufbau im Zylinder und die Abstreiffunktion zu ermöglichen, besteht ein Dichtsystem üblicherweise aus Primärdichtung für den Druckaufbau, Sekundärdichtung für die Schleppölrückförderung, Führungsbändern gegen metallisches Anlaufen und Doppelabstreifer an der Stirnseite des Zylinders zum Schutz vor Schmutz und zum Restölabstreifen. Systembedingt schleppt die ausfahrende Stange Öl unter der Primärdichtung aus. Dies ist unverzichtbar, um die Schmierung der Dichtkanten zu realisieren.

Ein optimiertes Dichtsystem ist dabei so aufgebaut, dass beim Einfahren der Stange der mitgeschleppte Ölfilm unter den Dichtungen hindurch in das Hydrauliksystem zurückgefördert wird. Primär- und Sekundärdichtung sind so ausgelegt, dass sie neben einer exzellenten Dichtwirkung auch ein hohes Rückfördervermögen besitzen.

Die äußerst bewährte Primärdichtung Merkel Omegat OMS-S-PR (Abb. 1) muss als Hauptarbeitsdichtung sehr hoch belastbar sein. Sie ist aus deshalb einem speziellen PTFE-Compound gefertigt. Dieser Dichtungswerkstoff zeichnet sich durch sehr hohe Verschleißfestigkeit, niedrige Reibung sowie hervorragende Formstabilität und damit Extrusionsfestigkeit aus.

Die Aufgabe der Sekundärdichtung ist es, diesen Ölfilm entscheidend zu verringern. Als Sekundärdichtung wird vielfach der Nutring der Baureihe TM20 aus Polyurethan (PU) verwendet. Dieses Material zeichnet sich durch hohe Abriebfestigkeit, niedrigen Compression-Set und breiten Temperatureinsatzbereich aus. Die Sekundärdichtung hält das Schleppöl zurück. Es wird beim Einfahren der Stange dann unter der Primärdichtung hindurch wieder in den Hydraulikhauptraum zurückgefördert.

Druckentlastung des Dichtungszwischenraumes durch Bohrung in Primärdichtung

Bei entsprechenden Einsatzparametern, wie z. B. stark unterschiedlichen Einfahr- und Ausfahrgeschwindigkeiten, hohen Hubgeschwindigkeiten oder starken Schwingungen, ist es bekanntermaßen möglich, dass der von der Primärdichtung in den Zwischenraum entlassene Ölfilm system- und betriebsbedingt nicht wieder vollständig in den Hydraulikhauptraum zurückgefördert werden kann. Hierdurch kann es zu einem übermäßigen Druck im Raum zwischen Primär- und Sekundärdichtung kommen, der auch über den Druck des Hauptraums ansteigen kann.

Dies wäre für das gesamte Dichtsystem kritisch, denn der höhere Druck des Schleppöls im Dichtungszwischenraum wirkt auf die Rückseite der Primärdichtung. So kann es zur Extrusion der Primärdichtung in Richtung Hauptraum kommen. Des weiteren kann die Dichtung unter diesen Bedingungen im Einbauraum kippen, dies schädigt die Dichtkante, die Dichtwirkung wird verringert und das Ausschleppen des Hydraulikmediums verstärkt.

Hoher Schleppöldruck im Dichtungszwischenraum führt aber auch zu einer verstärkten Aktivierung der Sekundärdichtung. Dies hat zur Folge, dass es zu mehr Reibung und somit zu höherem Verschleiß kommt. Ein Ausfall der Sekundärdichtung ist somit auch vorgezeichnet.

Durch die patentierte Druckentlastungsbohrung im PTFE-Profilring der Primärdichtung Omegat OMS-S-PR ist es Freudenberg Simrit gelungen, dieses Problem endgültig zu lösen. Im Regelfall, wenn der Druck im Hauptraum größer als im Dichtungszwischenraum ist, liegt die Primärdichtung so im Einbauraum, dass die Druckentlastungsbohrung durch das Anliegen des PTFE-Dichtelements an der Nutwand verschlossen ist. Steigt der Druck im Zwischenraum über den Hauptraumdruck, reicht schon eine minimale Druckdifferenz, um die Dichtung von der Wand ein wenig abzuheben und die Druckentlastungsbohrung freizugeben - der Druckausgleich findet automatisch statt (Abb. 2).

Dichtungs-Optimierung durch Volumenkompensator

Um das Rückfördervermögen in hoch belasteten Hydrauliksystemen weiter zu verbessern, hat Freudenberg Simrit den Volumenkompensator entwickelt. Er heißt Vocomatic und ist ein an beiden Enden geschlossener Miniaturschlauch. Dieses faszinierend einfache System wird im Dichtsystem in einer zusätzlichen Nut zwischen Primär- und Sekundärdichtung eingelegt.

Die Kompressibilität dieses Schlauches kompensiert beim Ausfahren der Stange (Abb. 3), also in der Phase des Druckanstieges das sich vermehrende Ölvolumen im Dichtungsraum zwischen Primär- und Sekundärdichtung. Beim Einfahren der Stange (Abb. 4) unterstützt und beschleunigt der Vocomatic das Öffnen der automatischen Druckentlastung in der Primärdichtung und das Rückfördern des Schleppöls, dadurch dass er blitzschnell seine ursprüngliche Form annimmt. Nachdem die Stange vollständig eingefahren und das Schleppöl rückgefördert ist, hat der Vocomatic die ursprüngliche Form und ist für den nächsten Zyklus bereit.

Dank des Volumenkompensators arbeitet auch die Sekundärdichtung im Dichtsystem immer im optimalen Druckbereich. Sie wird nicht mehr durch übermäßigen Druckanstieg im Dichtungszwischenraum ausgeformt, so dass weniger Reibung, eine geringe Temperaturentwicklung und weniger Verschleiß entstehen. Die Sekundärdichtung hat damit auch keinen Stick Slip mehr. So erhöht sich für ein Dichtsystem mit Vocomatic die Betriebssicherheit ganz entscheidend.

Freudenberg Simrit, Tel. +49(0)1805 746748

Herr Baas ist verantwortlich für Produktmarketing Schwerhydraulik, Herr Steep für Anwendungstechnik Schwerhydraulik bei Merkel Freudenberg Fluidtechnik

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