Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Vermeidung von Mangelschmierung bei fettabdichtenden Radial-Wellendichtungen

Mangelschmierung der Dichtkante ist ein verbreitetes Problem bei der berührenden Abdichtung von Schmierfetten. Dies ist insbesondere bei Schmierfetten mit vergleichsweise hoher Konsistenz der Fall. Im Vergleich zu Ölen weisen Schmierfette, vor allem bei höheren Konsistenzklassen, ein geringeres Nachfließverhalten auf und können die Dichtkante nicht ausreichend mit Schmiermittel versorgen. Neben der Konsistenz sind jedoch weitere, nicht systematisch erforschte, Schmierfetteigenschaften sowie Betriebs- und Geometrieparameter relevant. Forschungsziel ist die Entwicklung verbesserter Dichtsysteme zur Abdichtung von Schmierfetten mit deutlich geringerem Mangelschmierungsrisiko als bei herkömmlichen Dichtsystemen. Dies wird durch besseres Verständnis der Mechanismen zur Schmierstoffversorgung der Dichtkante erreicht. Der Mangelschmierung wird durch Strukturen in Dichtelement bzw. Gegenlauffläche entgegen gewirkt. Diese Strukturen sorgen für eine verbesserte Schmierstoffversorgung des Dichtkontakts.

Der Nutzen des Vorhabens liegt darin die Lebensdauer von Dichtsystemen durch das Vermeiden von Mangelschmierung signifikant zu verlängern. Dies lässt längere Wartungszyklen zu und verbessert die Produktzuverlässigkeit. Die angestrebten Forschungsergebnisse sind in vielfältiger Weise durch KMU nutzbar. Dadurch, dass berührende Dichtsysteme in nahezu allen technischen Produkten relevant sind erschließt sich ein breites Anwendungsfeld. Durch die Entwicklung neuer Normen auf Grundlage des im Projekt erarbeiteten Basiswissens können KMU zielgerichtet von den Erkenntnissen profitieren. An dieser Stelle bietet sich insbesondere für KMU ein hoher wirtschaftlicher Nutzen. Neben den Anwendern der Technik können auch Schmiermittelhersteller die Projektergebnisse gewinnbringend nutzen, da sich ihnen durch die neuen Erkenntnisse Potential für Produktverbesserungen bietet.

Ergebniszusammenfassung:

Mangelschmierung ist ein häufiges Problem bei fettabdichtenden Dichtsystemen. Im Projekt "Fettmangel" wurde Mangelschmierung und deren Vermeidung bei allen Bestandteilen des Dichtsystems untersucht:

In Funktionsuntersuchungen wurde eine Prüf- und Bewertungsmethodik entwickelt, mit der das Schmierungvermögen von Fetten in einem 24-stündigen Prüflauf untersucht und bewertet werden kann. Dabei kann deutlich zwischen gut und mangelschmierenden Fetten unterschieden werden. Basierend auf diesen Versuchsergebnissen und einer ausführlichen rheologischen Charakterisierung von 23 Schmierfetten wurden Korrelationen zwischen Mangelschmierung und Fetteigenschaften untersucht, anhand derer die Eignung von Fetten zur Schmierung von Dichtsystemen vorhergesagt werden kann. Dazu wurden aufgrund fehlender Standards in Parameterstudien zunächst Prüfvorschriften und -parameter entwickelt. Eine gute Korrelation ergab sich dabei insbesondere mit der Scherviskosität, mit der Sprunganzahl von speziell entwickelten Einreißversuchen und Werten der Tackiness-Messung. Die Korrelation ermöglicht Anwendern eine frühe Berücksichtigung des Dichtsystems in der Schmierfettauswahl, da Fette anhand ihrer rheologischen Eigenschaften vorausgewählt und die Eignung im Dichtsystem in kurzen und kostengünstigen Prüfläufen überprüft werden können.

In einem weiteren Versuchsblock wurde der Einfluss der Betriebsbedingungen Umfangsgeschwindigkeit, Radialkraft, Drehrichtung und Temperatur auf das Schmierverhalten untersucht. Die Temperatur erwies sich dabei als dominanter Faktor: Im untersuchten Bereich wurden bei allen Versuchen mit höheren Temperaturen bessere Schmierungszustände erreicht. Strukturen auf der Dichtlippe und der Gegenlauffläche konnten eine Mangelschmierung nicht durchgehend verhindern, sie zeigen aber ein Potential zur Verbesserung der Schmierung.

Da die Untersuchungen mit erwerbbaren Gebrauchsfetten statt mit Modellfetten durchgeführt wurden, sind die Ergebnisse auch für KMU direkt umsetzbar.