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Die Suche nach wirksamen Dichtungen für dynamische Oberflächen stellt seit Jahrzehnten und sogar Jahrhunderten eine große Herausforderung dar und ist seit dem Aufkommen und der Entwicklung von Automobilen, Flugzeugen und hochentwickelten Maschinen immer anspruchsvoller geworden.
Heutzutage werden zunehmend Thermoplaste wie Lippendichtungen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) (auch Radialwellendichtringe genannt) eingesetzt.
In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die Lebensdauer einer Hochleistungs-PTFE-Rotationslippendichtung und ihre Entwicklung im Laufe der Zeit.
Jeder „Superheld“ hat eine Ursprungsgeschichte.Gleiches gilt für PTFE-Lippendichtungen.Frühe Pioniere verwendeten Seile, Rohleder oder dicke Gürtel als einige der ersten Dichtungen oder Dichtungselemente an Radachsen.Allerdings sind diese Dichtungen anfällig für Undichtigkeiten und erfordern eine regelmäßige Wartung.Viele der heutigen Unternehmen für Elastomerdichtungen waren einst Gerbereien.
In den späten 1920er Jahren wurden die ersten Radiallippendichtungen aus Leder und Metallkästen mit Befestigungselementen hergestellt.In den späten 1940er Jahren begann man, Leder durch synthetischen Kautschuk zu ersetzen.Nach 40 Jahren beginnen viele Hersteller, ihr gesamtes Dichtungssystem zu überdenken, indem sie häufig die Dichtfläche in die Dichtungsbaugruppe integrieren und mehrere Lippen mit vertikalen und horizontalen Kontaktpunkten verwenden.
Fluorocarbon ist ein solcher Hersteller.Im Jahr 1982 erwarb Fluorocarbon SealComp, damals ein kleines Familienunternehmen zur Herstellung von Lippendichtungen mit Sitz in Michigan.Nach der Übernahme verlegte die Fluorocarbon Company SealComp in ein Werk in South Carolina, um Metalldichtungen für die Nuklear- und Petrochemieindustrie herzustellen.
Dieses neue Lippendichtungsgeschäft ist auf Hochdruck-Hydraulikpumpen und -Motoren, militärische Lichtmaschinen und andere kommerzielle Produkte spezialisiert, darunter Kurbelwellendichtungen und Thermostate für Diesel-Lkw.
Mitte der 1990er Jahre änderte The Fluorocarbon Company seinen Namen in Furon und wurde 2001 von BD SEALS Solutions™ übernommen. Damit ergänzt Furon das bereits starke Federdichtungsgeschäft von BD SEALS Solutions™, das 1955 gegründet wurde.
Im Jahr 1995 wurde der Außendurchmesser der BD SEALS Solutions™ Lippendichtung mit einem Elastomerband versehen.Dies geschieht, um das Pressen von Metall auf Metall zu vermeiden und eine dichte Abdichtung zwischen der Dichtung und der Gehäusedichtung des Kunden sicherzustellen.Später wurden zusätzliche Funktionen zum Entfernen der Dichtung und aktive Stopps hinzugefügt, um die Dichtung zu erkennen und eine fehlerhafte Installation zu verhindern.
Es gibt viele Gemeinsamkeiten, aber auch viele Unterschiede zwischen Elastomer-Gummi-Lippendichtungen und BD SEALS PTFE-Lippendichtungen.
Strukturell sind sich beide Dichtungen insofern sehr ähnlich, als sie einen Metallkörper verwenden, der in einen stationären Dichtungskörper eingepresst ist, und ein verschleißfestes Lippenmaterial, das an einer rotierenden Welle reibt.Auch im Einsatz nutzen sie den gleichen Platzbedarf.
Elastomer-Lippendichtungen sind die gebräuchlichsten Wellendichtungen auf dem Markt und werden direkt in ein Metallgehäuse eingegossen, um die erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten.Die meisten Elastomer-Gummilippendichtungen verwenden eine Zugfeder als Belastungsmechanismus, um eine dichte Abdichtung zu gewährleisten.Typischerweise befindet sich die Feder direkt über dem Kontaktpunkt zwischen Dichtung und Welle und sorgt für die nötige Kraft, um den Ölfilm abzureißen.
In den meisten Fällen verwenden PTFE-Lippendichtungen keine Zugfeder zum Abdichten.Stattdessen reagieren diese Dichtungen auf jede Belastung, die auf die Dehnung der Dichtlippe und den vom Metallkörper erzeugten Biegeradius zurückzuführen ist.PTFE-Lippendichtungen nutzen ein breiteres Kontaktmuster zwischen Lippe und Welle als Elastomer-Lippendichtungen.PTFE-Lippendichtungen weisen ebenfalls eine geringere spezifische Belastung auf, verfügen aber über eine größere Kontaktfläche.Ihr Design zielte darauf ab, die Verschleißraten zu reduzieren, und es wurden Änderungen vorgenommen, um die Belastung der Einheit, auch PV genannt, zu reduzieren.
Eine besondere Anwendung von PTFE-Lippendichtungen ist die Abdichtung rotierender Wellen, insbesondere von Wellen, die mit hoher Geschwindigkeit rotieren.Wenn die Bedingungen herausfordernd sind und ihre Möglichkeiten übersteigen, sind sie eine hervorragende Alternative zu Elastomer-Gummilippendichtungen.
Im Wesentlichen sind PTFE-Lippendichtungen dazu konzipiert, die Lücke zwischen herkömmlichen Elastomer-Lippendichtungen und mechanischen Kohlenstoff-Gleitringdichtungen zu schließen.Sie können bei höheren Drücken und Geschwindigkeiten arbeiten als die meisten Elastomer-Lippendichtungen, was sie zu einer hervorragenden Alternative macht.
Ihre Leistung wird durch raue Umgebungen mit extremen Temperaturen, korrosiven Medien, hohen Oberflächengeschwindigkeiten, hohen Drücken oder mangelnder Schmierung nicht beeinträchtigt.Ein hervorragendes Beispiel für die überlegenen Fähigkeiten von PTFE sind industrielle Luftkompressoren, die für einen wartungsfreien Betrieb von über 40.000 Stunden ausgelegt sind.
Es gibt einige Missverständnisse bezüglich der Herstellung von PTFE-Lippendichtungen.Elastomer-Gummilippendichtungen drücken den Gummi direkt gegen das Metallgehäuse.Der Metallkörper sorgt für die nötige Steifigkeit und das Elastomer übernimmt den Arbeitsteil der Dichtung.
Im Gegensatz dazu können PTFE-Lippendichtungen nicht direkt an ein Metallgehäuse angegossen werden.PTFE-Material geht nicht in einen flüssigen Zustand über oder in einen Zustand, in dem das Material fließen kann;Daher werden PTFE-Lippendichtungen hergestellt, indem die Dichtung bearbeitet, dann in ein Metallgehäuse eingebaut und dann mechanisch festgeklemmt wird.
Bei der Auswahl einer Präzisionsdichtungslösung für rotierende Anwendungen müssen wichtige Faktoren wie Wellengeschwindigkeit, Oberflächengeschwindigkeit, Betriebstemperatur, Dichtungsmedium und Systemdruck sorgfältig berücksichtigt werden.Es gibt viele weitere Betriebsbedingungen, die Sie bei Ihrer Entscheidung berücksichtigen müssen, aber die oben aufgeführten sind die wichtigsten.
Mit Rechten geht große Verantwortung einher.Im Laufe der Zeit hat sich der Schwerpunkt von BD SEALS Solutions™ auf Anwendungen verlagert, die anspruchsvollere PTFE-Lippendichtungen erfordern.Einer der Hauptvorteile der Dichtung ist ihre Fähigkeit, in anspruchsvollen Umgebungen in Industrie-, Automobil- und Luft- und Raumfahrtanwendungen zu funktionieren.
Sie können bei rotierenden Wellen bei höheren Drücken und Geschwindigkeiten betrieben werden als Elastomer-Lippendichtungen, und die Vorteile enden hier noch nicht.Weitere Vorteile von PTFE-Lippendichtungen sind:
BD SEALS Solutions™ Zwei gängige Lippendichtungen sind rotierende Lippendichtungen mit PTFE-Metallkörper von BD SEALS und DynaLip-Polymerdichtungen, die beide austauschbar sind.Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist ihr Design.Metallgehäusedichtungen verwenden Blech, um ein abgedichtetes Gehäuse zu bilden, und installieren dann eine Dichtlippe, um die Dichtung mechanisch zu klemmen.
Die in den frühen 1970er Jahren erfundenen Lippendichtungen von BD SEALS sind für den Einsatz in rauen Umgebungen von -53 °C bis 232 °C, in aggressiven chemischen Umgebungen sowie in trockenen und abrasiven Umgebungen konzipiert.Dynamische PTFE-Rotationsdichtungen werden in folgenden Anwendungen eingesetzt:
DynaLip-Dichtungen sind etwa zehn Jahre älter als die Rotationsdichtungen von BD SEALS.Ihre Gründung wurde notwendig, als BD SEALS Solutions™ begann, sich mit dem Mischen und Compoundieren von Sprengstoffen für militärische Anwendungen zu befassen.Metallummantelte Lippendichtungen gelten für diesen Zweck als völlig ungeeignet, da sie möglicherweise mit der rotierenden Welle des gemischten Sprengstoffs in Berührung kommen.Aus diesem Grund haben die Konstrukteure von BD SEALS Solutions™ eine Lippendichtung entwickelt, die metallfrei ist und dennoch ihre wichtigsten Vorteile beibehält.
Bei der Verwendung von DynaLip-Dichtungen entfällt der Bedarf an Metallteilen vollständig, da die gesamte Dichtung aus dem gleichen Polymermaterial besteht.In den meisten Fällen handelt es sich um ein ElastomerO-Ringwird zwischen dem Außendurchmesser der Dichtung und der passenden Gehäusebohrung verwendet.O-Ringe sorgen für eine dichte statische Abdichtung und verhindern eine Drehung.Im Gegensatz dazu können Lippendichtungen von BD SEALS aus mehr als drei verschiedenen Materialien hergestellt werden und sind in einem Metallgehäuse eingeschlossen.
Heutzutage gibt es von der ursprünglichen DynaLip-Dichtung viele verschiedene Versionen, die sich auch ideal für die Installation vor Ort eignen, da für die Installation keine Spezialwerkzeuge erforderlich sind und sie auch für Anwendungen geeignet sind, bei denen die Dichtung zum Reinigen entfernt werden muss.Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sind diese Dichtungen oft kostengünstiger.
Wie verändern BD SEAL PTFE-Lippendichtungen, DynaLip-Polymerdichtungen und andere Lippendichtungen von bd seals Solutions™ unser tägliches Leben?
PTFE-Lippendichtungen bieten hervorragende Dichtungseigenschaften und geringe Reibung in trockenen oder abrasiven Umgebungen.Sie werden häufig in komplexen Anwendungen eingesetzt, bei denen Geschwindigkeit erforderlich ist.
Der Markt für Luftkompressoren ist ein gutes Beispiel dafür, wie PTFE-Lippendichtungen Elastomer- und Kohlenstoff-Gleitringdichtungen ersetzen.BD SEALS Solutions™ begann Mitte der 1980er Jahre mit den meisten großen Luftkompressorherstellern zusammenzuarbeiten und leckageanfällige Gummilippendichtungen und Carbon-Gleitringdichtungen zu ersetzen.
Das ursprüngliche Design basierte auf einer herkömmlichen Hochdruck-Lippendichtung. Im Laufe der Zeit, als die Nachfrage stieg und eine höhere Leistung erforderlich war, wurde die Dichtung jedoch so konzipiert, dass keine Leckage auftritt und die Lebensdauer verlängert wird.
Die neue Technologie wurde entwickelt, um die Lebensdauer der Dichtungen mehr als zu verdoppeln und gleichzeitig eine dichte Leckkontrolle zu gewährleisten.Daher gelten Omniseal Solutions™ PTFE-Lippendichtungen als Industriestandard und bieten über 40.000 Stunden wartungsfreien Betrieb.
PTFE-Lippendichtungen bieten eine hervorragende Leckagekontrolle und können bei 1.000 bis 6.000 U/min mit einer Vielzahl von Schmiermitteln und über längere Zeiträume (15.000 Stunden) betrieben werden, wodurch Garantieansprüche reduziert werden.bd seals Solutions™ bietet Wellendichtungen für die Schraubenkompressionsindustrie mit Durchmessern von 0,500 bis 6000 Zoll (13 bis 150 mm).
Mischer sind ein weiterer Industriebereich, in dem die Anpassung von Dichtungen weit verbreitet ist.Kunden von BD SEALS Solutions™ in dieser Branche benötigen Dichtungen, die Wellendurchbiegung und Wellenschlag von bis zu 0,300 Zoll (7,62 mm) bewältigen können, was einem erheblichen dynamischen Wellenschlag entspricht.Um dieses Problem zu lösen und die Betriebsgeschwindigkeit zu verbessern, bietet BD SEALS Solutions™ ein patentiertes schwimmendes Lippendichtungsdesign an.
BD-Seals-Lippendichtungen sind einfach zu installieren, erfüllen die strengen EPA-Leckageanforderungen und sind öl- und kühlmittelkompatibel für den Einsatz in engen Räumen während der gesamten Lebensdauer der Pumpe.
Darüber hinaus sind Solutions™ Lippendichtungen für dynamische Dichtungsbedingungen, extreme Geschwindigkeiten, Druck- und Temperaturprobleme und viele andere Anwendungen konzipiert.
Ihre Dichtungen werden auch in Geräten verwendet, für deren Verwendung FDA-zugelassene Materialien erforderlich sind, wie zum Beispiel:
Alle diese Anwendungen erfordern einen sehr geringen Reibungswiderstand der Dichtung, um die Temperatur zu senken.Dichtungen müssen nicht nur den FDA-Standards entsprechen, sondern auch frei von Hohlräumen sein, die zu einem Verklemmen des abzudichtenden Materials führen könnten, und sie müssen mit Säuren, Laugen und Reinigungsmitteln verträglich sein.Sie müssen außerdem einer Hochdruckreinigung standhalten und die IP69K-Prüfung bestehen.
Lippendichtungen von bd seals Solutions™ werden in Hilfsaggregaten (APU), Gasturbinentriebwerken, Anlassern, Lichtmaschinen und Generatoren, Kraftstoffpumpen, Druckturbinen (RAT) und Klappenantrieben eingesetzt, einem der größten Märkte.
Die APU wurde auf dem US-Airways-Flug 1549 („Miracle on the Hudson“) aktiviert, um das Flugzeug mit Strom zu versorgen und eine sichere Landung zu ermöglichen.BD SEALS Solutions™ Lippen- und Federdichtungen sind im Kernsystem dieses Flugzeugs installiert, das als flugkritisch gilt und beim Einsatz zu 100 % betriebsbereit sein muss.
Es gibt viele Gründe, warum Luft- und Raumfahrthersteller auf diese Lippendichtungen vertrauen.Speziell entwickelte BD SEALS-Lippendichtungen bieten eine dichtere Abdichtung und eine verbesserte Leistung als vergleichbare Elastomerdichtungen.Sie benötigen außerdem weniger Platz als mechanische Kohlenstoff-Gleitringdichtungen an Turbinenwellen und externen Getrieben.
Sie können Temperaturen von -53 °C bis 177 °C (-65 °F bis 350 °F) und Drücken von bis zu 0 bis 1,7 bar (25 psi) standhalten, bei typischen Oberflächengeschwindigkeiten von 10 bis 2000 Fuß pro Minute (2000 bis 4000 Fuß pro Minute). 20 m/s).Einige bd seals Solutions™-Lösungen in diesem Bereich können mit Geschwindigkeiten von über 20.000 Fuß pro Minute arbeiten, was 102 Metern pro Sekunde entspricht.
Ein weiterer wichtiger Markt sind Flugzeugtriebwerksdichtungen, bei denen Lippendichtungen von großen Flugzeugtriebwerksherstellern in externen Getriebedichtungen eingesetzt werden.Lippendichtungen von bd seals Solutions™ werden auch in Getriebefan-Triebwerken eingesetzt.Dieser Motortyp ist mit einem Getriebesystem ausgestattet, das den Motorlüfter vom Niederdruckkompressor und der Turbine trennt, sodass jedes Modul mit optimaler Geschwindigkeit arbeiten kann.
Somit können sie für eine höhere Effizienz sorgen.Ein typisches Verkehrsflugzeug verbraucht etwa eine halbe Gallone Treibstoff pro Meile, und effizientere Triebwerke sollen durchschnittlich 1,7 Millionen US-Dollar an Betriebskosten pro Verkehrsflugzeug und Jahr einsparen.
Neben der Unterstützung der kommerziellen Industrie werden PTFE-Lippendichtungen auch im Militär eingesetzt, insbesondere vom Verteidigungsministerium.Dazu gehört der Einsatz auf Kampfflugzeugen, Flugzeugträgern und Hubschraubern.
PTFE-Lippendichtungen werden häufig in Militärflugzeugen eingesetzt.Beispielsweise werden bei Vertikalauftriebsventilatoren, Getriebemotordichtungen von Hubschraubern und deren federbelasteten Dichtungen auch Rotorkopfdichtungsteile, Klappen und Vorflügel sowie Schlüsselkomponenten im Bremssystem zum Auffangen eines Flugzeugs verwendet.Auf dem Deck gelandet.Es ist wichtig sicherzustellen, dass die für diese Zwecke verwendeten Geräte keine Fehlfunktionen aufweisen.
Lippendichtungen von BD SEALS Solutions™ eignen sich für einige der anspruchsvollsten Anwendungen wie Kurbelwellen, Verteiler, Kraftstoffpumpen und Nockendichtungen im Rennsport, wo Motoren naturgemäß oft an ihre Grenzen gebracht werden.
Die meisten NASCAR-Teams und Indianapolis Motorsports-Motoren verwenden Lippendichtungen von BD SEALS Solutions™.Fast jeder Qualifikant und Finisher in Indianapolis im Jahr 2019 verwendete Lippendichtungen zumindest an der vorderen und hinteren Kurbelwelle.bd seals Solutions™ verfügt außerdem über ein patentiertes Design, das speziell für NASCAR entwickelt wurde, um häufige Probleme zu beseitigen, die zum Ausfall von geteilten PTFE-Dichtungen führen.
Als kürzlich bei einem Rennen auf dem Daytona Superspeedway die Öldichtung der Drosselklappen-Kurbelwelle des Motors bei hohen Geschwindigkeiten und hohem Druck durchbrannte, wandte sich ein führender NASCAR-Motorenhersteller an Lippendichtungen von bd seals Solutions™.Das Ergebnis war ein Sieg für alle: Brad Keselowski und der Penske Ford Nr. 2 gewannen das Rennen mit Lippendichtungen von bd seals Solutions™.Um diese erfolgreiche Veranstaltung noch weiter zu steigern, fuhren vier der fünf Erstplatzierten Fahrzeuge mit Motoren führender Hersteller, die ebenfalls von diesen Lippendichtungen profitierten.
Eine weitere Rennanwendung für BD SEALS Solutions™ Lippendichtungen sind obenliegende Kraftstoffeinspritzdüsen.Diese Motoren sind extremen Bedingungen ausgesetzt, bei denen sich jede Komponente verbiegt, wackelt und verdreht, was zu einem Kontakt zwischen Teilen führt, der normalerweise nicht auftreten sollte.Daher beträgt die durchschnittliche Lebensdauer eines obenliegenden Einspritzventils bei Renngeschwindigkeit weniger als fünf Minuten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. Okt. 2023