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Drei Kunststoffdichtungen im Vergleich

| Autor: Simone Käfer

Sie sind so unauffällig wie selbstverständlich: Dichtungen. Doch manchmal sind sie der Urheber unangemeldeter Störungen, weshalb man darauf achten sollte, die passenden Produkte für die jeweilige Anwendung auszuwählen. Wir stellen Ihnen heute drei vor.

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Für den Anwender U.S. Steel entwickelte SKF Sealing Solutions Austria eine maßgeschneiderte Dichtungslösung.
Für den Anwender U.S. Steel entwickelte SKF Sealing Solutions Austria eine maßgeschneiderte Dichtungslösung.
(Bild: SKF)
  • Die kundenspezifische Dichtung aus Ecopur von SKF besitzt unter anderem eine außergewöhnlich hohe Abriebfestigkeit und eine geringe Druckverformung.
  • Egraflex Steelflon Waveline WLP von A. W. Schultze ist vorverpresst, wodurch eine Wellengeometrie entsteht, mit der sich die Dichtung nicht verformen soll.
  • Resogoo bietet eine Sandwich-Dichtung aus Silikon in Kombination mit einer PTFE-Beschichtung, die Verschmutzungen abweisen soll.

Der dieswöchige Produkttester ist Mike Bekeske, Instandhalter bei dem Stahlproduzenten U.S. Steel. Im US-amerikanischen Werk Granite City Works kam es oft zu vorzeitigen Lagerausfällen in den Rollgängen der Warmbreitband-Straße: Über einen Zeitraum von 16 Jahren ließen sich 30 % aller Probleme mit den Rollgangsrollen auf deren Lagerung zurückführen. In den vergangenen drei Jahren hatten die Ausfälle so zugenommen, dass sie nunmehr die Hälfte dieser Störungen verursachten.

Also beauftragte U.S. Steel das Unternehmen SKF, um Möglichkeiten für eine höhere Zuverlässigkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu ermitteln. Nach 18 Monaten gab es erste Erkenntnisse: Schiefstellungen beim Lagereinbau und starke Verunreinigungen förderten die Ausfälle. Weitere Betrachtungen der Statistiken, Tests und Analysen ergaben, dass die Dichtungen in den Rollgängen der Warmbreitband-Straße nicht ordnungsgemäß funktionierten. Dadurch konnten beispielsweise Kühlwasser und Schlacke in die Lagerhohlräume eindringen, was zu einem Ausfall der Lager führte, wodurch die Rollgangsrollen sich nicht mehr drehten und die Produktion gestoppt werden musste. Darüber hinaus kam es durch das zwischenzeitliche Gleiten der heißen Brammen auf den blockierten Rollen zu Einschlüssen im Rohling. Der so geschädigte Metallblock konnte dann nur noch verschrottet werden.

Dichtungen aus Ecopur

Um die Dichtungssysteme nachhaltig zu verbessern, setzte U.S. Steel auf Lösungen von SKF Österreich. Angesichts der anspruchsvollen Bedingungen im Stahlwerk, wie der abrasiven Umgebung, der hohen Rotationsgeschwindigkeiten und Temperaturen, entschied man sich für speziell angepasste Doppellippendichtungen aus Ecopur. Dieses thermoplastische Polyurethan-Elastomer (TPU) besitzt eine außergewöhnlich hohe Abriebfestigkeit, eine geringe Druckverformung, gute physikalische Eigenschaften und eine hohe Einreißfestigkeit. Die hier genutzte Variante S-Ecopur kann aufgrund ihrer höheren Steifigkeit auch ohne Federelemente eingesetzt werden und ist selbstschmierend.

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Anwenderblick
Drei Fragen an den Anwender

Mike Bekeske, Leiter zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung bei U.S. Steel, über die lange Suche nach dem Fehler und die Vorteile durch die neuen Dichtungen von SKF.

Hat der Einbau neuer Dichtungen den gewünschten Effekt gebracht?

Ja, wir konnten die Ursachen des Problems definitiv beheben.

Was genau ist nun Ihr Vorteil?

Weniger Ausfälle bedeuten mehr Betriebszeit und weniger Kosten für den Austausch der Komponenten.

Dafür haben Sie allerdings erst mal rund zwei Jahre nach den Ursachen der Ausfälle geforscht.

Ausgehend von diesen Versuchen waren wir in der Lage, die Intervalle zwischen Rollgangsrollen-Ausfällen von durchschnittlich sechs auf geschätzte 60 Monate zu verlängern.

Um die statische Dichtheit zu erhöhen und ein Mitdrehen im Gehäuse zu verhindern, hat SKF die Dichtung mit zwei Dichtlippen und zwei O-Ringen am Außendurchmesser gestaltet. Außerdem wurden die Dichtungen von SKF so angepasst, dass sie als verschleißfreie Barrieren arbeiten und Verunreinigungen regelmäßig ausgespült werden können. So sank der Wasseranteil in den Lagern bei U.S. Steel von 30 bis 35 % auf 5 %. Auch die Kontamination mit Feststoffen soll stark zurückgegangen sein. Ein weiteres Plus war die 50-prozentige Einsparung beim Schmierfettverbrauch.

Die wellenförmige Querschnittsgeometrie der Dichtung von A. W. Schultze verbessert das Setzverhalten.
Die wellenförmige Querschnittsgeometrie der Dichtung von A. W. Schultze verbessert das Setzverhalten.
(Bild: A. W. Schultze)

Dichtung mit Sinuskurve

Egraflex Steelflon ist eine Weiterentwicklung von A. W. Schultze und seit 1995 auf dem Markt. Aus dem Material stanzt das Unternehmen Dichtungen und versieht diese mit einer Inneneinfassung aus VA. Um die Dichtungen mit einer wellenförmigen Querschnittsgeometrie auszustatten, werden sie mit sehr genau definierter Kraft vorverpresst. Die so entstehende Wellengeometrie bildet eine Sinuskurve, die eine starke Vorverdichtung über alle Materialschichten erzielt. Da Graphit ab etwa 50 MPa keine weitere nennenswerte Änderung in der Dicke vollzieht, verbessert sich das Setzverhalten der Dichtung mit dem Waveline-WLP-Verfahren. Auch die VA-Inneneinfassung erhält diese Vorverpressung und sperrt somit den Dichtungsquerschnitt ab, ohne dass der Flansch die übliche Verformungsarbeit aufzubringen hat.

Durch die Vorverpressung und den Aufbau der Dichtung wird die Aufnahme von Wasser und somit ein Versagen der Dichtung verhindert, was durch den Einbau von nassen Graphitdichtungen entstehen kann. Des Weiteren sorgt eine beidseitig aufgebrachte PTFE-Deckfolie für kurze Montagezeiten beim Wechseln der Dichtungen, weil nichts am Flansch haftet, erklärt A. W. Schultze. Die Dichtung ist in den Stärken von 2 bis 4 mm erhältlich.

Die Dichtung von Resogoo ist für empfindliche Branchen wie Lebensmittel, Chemie und Pharma geeignet.
Die Dichtung von Resogoo ist für empfindliche Branchen wie Lebensmittel, Chemie und Pharma geeignet.
(Bild: Resogoo)

Silikondichtung mit PTFE-Folie

Besondere Bedingungen erwarten Dichtungen in der Lebensmittelindustrie sowie der Pharma- und Chemiebranche. Hierfür hat Resogoo die Sandwich-Dichtung im Angebot. Um den adhäsiven Eigenschaften von Silikonflachdichtungen aus dem Weg zu gehen, überzogen die Entwickler das eher raue Silikon mit einer glatten PTFE-Folie. Die Folie schränke die Elastizität nicht ein, erklärt Resogoo, dafür halte es die unerwünschten Anhaftungen von organischen Verbindungen fern, wie Proteine, Kohlenhydrate, Harze, Tannine oder Lignine. Für chromatografische Septen und analytische Probenentnahmen sei die Dichtung ebenfalls geeignet.

Bei dem Werkstoff für die Dichtung handelt es sich um ein weißes Silikon mit der Shore-Härte 45° A, das in verschiedenen Ausführungen von 1 bis 3 mm erhältlich ist. Die Stärke der roten PTFE-Schicht beträgt etwa 0,1 mm. Durch die Temperaturbeständigkeit von –60 bis 220 °C ist die Dichtung in vielen Bereichen einsetzbar. Selbstredend entspricht die Materialkombination der Reach-Verordnung 1907/2006 sowie EAB/DAB 2014, 8. Auflage 3.2.9.

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Über den Autor

Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung, Werkstoffe und Materialfluss, Vogel Communications Group