Analyse zum Dichtverhalten von rotierenden Radial-Wellendichtringen

Abstract

Dichtungen gehören zu den wichtigsten und am häufigsten gebrauchten Maschinenelementen in technischen Anlagen. Sie sind essenziell für den zuverlässigen und sicheren Betrieb. Diese Ausarbeitung widmet sich der Anwendung von Standard-RWDR als rotierende Dichtungen. Rotierende Radial-Wellendichtringe stellen einerseits eine Herausforderung dar, da die Gefahr von Leckage beim Abheben der Dichtkante von der Gegenlauffläche besteht. Andererseits kann genau dieser Effekt nutzbringend eingesetzt werden, um die Dichtkante bei hohen Drehzahlen gezielt zu entlasten und somit eine thermische Überbeanspruchung zu vermeiden. Dabei werden Fragen zu Einsatzgrenzen und Prüfmethoden mit der Ausprägung des Rückfördereffekts verbunden, bevor durch Reibungs- und Radialkraftmessungen zusammen mit einem analytischen Berechnungsansatz die Abschätzung der kritischen Drehzahlen vorgestellt und das Potenzial der Reibungsminderung rotierender Dichtungen bei gleichzeitig bestehender Dichtsicherheit aufgezeigt wird.

Seals are among the most important and most frequently used machine elements in technical systems. They are essential for reliable and safe machine operation. But although sealing technology is a key technology with solutions for countless applications, there are still gaps in knowledge for a variety of options that modern sealing technology offers users to make products and systems operate more efficiently and reliably. Such a knowledge gap is the subject of this work. Specifically, the application of standard rotary shaft seals as rotating seals was investigated. On the one hand rotating radial shaft seals pose a challenge, as there is a risk of leakage when lifting off due to the centrifugal force. On the other hand, this effect can be used in order to relieve the sealing edge at high speeds and thus avoid thermal overload. Questions about application limits and test methods are linked to the pumping effect, an estimation of the critical speeds using friction and radial force measurements together with an analytical calculation method is introduced, and the potential for reducing the friction of rotating seals while maintaining sealing reliability is shown.