Dichtungssystem Neuartige Dichtungslösung mit verlängerter Lebensdauer

Redakteur: Rebecca Vogt

Freudenberg Sealing Technologies hat für einen neuen Gesteinsbohrhammer von Atlas Copco ein neuartiges Dichtungssystem entwickelt. Durch die Speziallösung konnte die Länge der Wartungsintervalle der neuen Maschinengeneration im Untertage-Einsatz verdoppelt werden, wie Freudenberg mitteilt.

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Durch eine veränderte Konstruktion sowie einen neuen Materialmix konnte die Lebensdauer der für Gesteinsbohrhämmer entscheidenden Dichtung verlängert werden.
Durch eine veränderte Konstruktion sowie einen neuen Materialmix konnte die Lebensdauer der für Gesteinsbohrhämmer entscheidenden Dichtung verlängert werden.
(Bild: Atlas Copco Rock Drills AB)

Gestein ist widerstandsfähig, entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Bearbeitungsgeräte: Bis zu 140 Mal pro Sekunde trifft der Bohrmeißel mit einer Kraft von 25 t auf die Gesteinsoberfläche. Er soll insgesamt 80 Löcher bohren, in die anschließend Sprengladungen kommen, mit denen Versorgungstunnel im Untertage-Bergbau oder im Straßenbau in den Fels gesprengt werden. Angetrieben wird der Meißel von einem Gesteinsbohrhammer, im Englischen als „Rock Drill“ bezeichnet.

Zwei Faktoren sind entscheidend, wenn es darum geht, die Betriebskosten solcher Bohrhämmer niedrig zu halten. Einerseits müssen die Löcher auch in hartem Gestein wie Granit sehr schnell gebohrt werden, was den Einsatz sehr hoher Kräfte bedingt. Andererseits sollen trotz der hohen Kräfte die Wartungsintervalle gesteigert werden. Atlas Copco hat bei der Entwicklung einer neuen Maschine, der COP-MD20, diesen Zielkonflikt gelöst: Bei unverminderter Vortriebsleistung konnten die Wartungsintervalle verdoppelt werden, heißt es.

Dichtungssystem als Schlüsselkomponente

Entscheidend hierfür war nach eigenen Angaben der Einsatz eines neuen Dichtungssystems von Freudenberg Sealing Technologies. Die metallischen Bauteile - insbesondere den Kolben, der den Meißel antreibt - hatte man zuvor bereits optimiert – etwa durch den Einsatz hochfester Speziallegierungen. Die insbesondere beim Rückfahren des Meißels auftretenden Kräfte sind so hoch, dass sie auch die Dichtungen im Hochdruck-Hydrauliksystem stark belasten. Tritt an diesen Dichtungen Verschleiß auf, kann es zu Leckagen kommen. Diese beeinflussen das Verhältnis von einzusetzender Energie und Bohrkraft negativ. Die Systemeffizienz sinkt.

Die genaue Ursache für den Dichtungsverschleiß entdeckten die Entwickler in einem von Freudenberg initiierten Workshop: Nicht nur durch die Längsbewegung des Kolbens werden die Dichtungen beansprucht. Gleichzeitig versetzt dieser Kolben die Dichtungen in eine Rotationsbewegung. Analysen zeigten, dass sich eine der Radialwellen-Dichtungen relativ konstant mit 300 bis 400 Umdrehungen pro Minute bewegt. Darauf war diese jedoch nicht ausgelegt.

Veränderte Konstruktion, neuer Materialmix

Für die COP-MD20 entwickelten die Freudenberg-Ingenieure deshalb eine Speziallösung mit einer veränderten Konstruktion sowie einem neuen Materialmix. Anschließende Tests auf dem Prüfstand sowie mit sechs Versuchsträgern, die sich unter Tage in Australien, Schweden, Spanien und Portugal bewähren mussten, erbrachten den Nachweis, dass die Lebensdauer der entscheidenden Dichtung deutlich verlängert werden konnte.

Der neue Gesteinsbohrhammer COP-MD20 von Atlas Copco wird seit Anfang 2017 im schwedischen Örebro in Serie produziert. Freudenberg ist Alleinlieferant für alle 30 Dichtungen, die in der neuen Maschinengeneration zum Einsatz kommen. Dazu gehören neben zahlreichen Komponenten im Hydrauliksystem auch die Gehäusedichtungen, die dafür sorgen, dass weder Bohrstaub noch Feuchtigkeit eindringen.

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