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Äußere Dichtungen

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Lagerungen gleich welcher Art umfassen nicht nur die Lager, sondern auch die unmittelbar daran anschließenden Bauteile. Dazu gehören auch die Dichtungen, deren Funktion von ausschlaggebender Bedeutung für die Sauberkeit des Schmierstoffs ist. Diese wiederum hat beträchtliche Auswirkungen auf die Gebrauchsdauer der Lagerung.
Im Abschnitt Komponenten und Werkstoffe sind allgemeine Informationen über die Dichtungen zu finden, die in abgedichteten Lagern zum Einsatz kommen. Weitergehende Angaben über die jeweils verfügbaren Dichtungen sind in den betreffenden Produktabschnitten enthalten.
In diesem Abschnitt werden ausschließlich Dichtungen außerhalb des Lagers und ihr Einfluss auf die Lagerleistung vorgestellt. In Anbetracht der Bedeutung, die berührungsfreien Dichtungen und die Berührungsdichtungen für die funktionssichere Abdichtung von Wälzlagerungen zukommt, werden in diesem Abschnitt ausschließlich Angaben über diese Dichtungsarten, ihre möglichen Bauformen und Ausführungen sowie ihrer Einsatzmöglichkeiten gemacht.

Auswahl der Dichtung
Dichtungen für Wälzlageranwendungen sollen unter den jeweiligen Betriebsbedingungen bei einem Minimum an Reibung und Verschleiß ein Maximum an Funktionssicherheit bieten. Da Verunreinigungen die Lagerlebensdauer wesentlich beeinflussen, sind die Wirksamkeit der Dichtung sowie die Leistungsfähigkeit und Gebrauchsdauer des Lagers auf das Engste miteinander verknüpft. Ausführliche Angaben über den Einfluss von festen Verunreinigungen auf die Leistungsfähigkeit von Lagern enthält der Abschnitt Verunreinigungsbeiwert ηc.

Viele Faktoren beeinflussen die Auswahl der zweckmäßigsten Dichtung für eine Lagerstelle. Dazu gehören:
  • die Schmierstoffart: Öl oder Fett
  • die Art der Verunreinigung: Feststoffe, Flüssigkeiten oder beides
  • die Umfangsgeschwindigkeit an der Dichtlippe
  • die Wellenanordnung: waagerecht oder senkrecht
  • die eventuelle Schiefstellung oder Durchbiegung der Welle
  • der Rundlauf und die Koaxialität
  • der verfügbare Einbauraum
  • die Reibung an der Dichtlippe und die daraus resultierende thermische Beanspruchung
  • die Umwelteinflüsse
  • die vertretbaren Kosten
  • die erforderliche Betriebsdauer
  • der Instandhaltungsaufwand
Weitergehende Angaben sind im Produktkatalog Wellendichtungenzu finden.

Dichtungsarten
Dichtungen haben die Aufgabe, den Durchtritt von Medien gleich welcher Art zwischen den Fugen zweier miteinander verbundener, ruhender oder bewegter Flächen zu verhindern.

Bei den Dichtungen unterscheidet man z.B. in DIN 3750 generell zwischen:
  • Berührungsfreien Dichtungen,
  • Berührungsdichtungen an gleitenden Flächen
  • Berührungsdichtungen an ruhenden Flächen
Die berührungsfreien Dichtungen beruhen auf der Dichtwirkung eines engen, mehr oder weniger langen Spalts, der axial, radial oder gleichzeitig axial und radial angeordnet sein kann. Dichtungen dieser Art, zu denen die einfachen Spaltdichtungen aber auch vielgängige Labyrinthdichtungen Bild 1) gehören, verschleißen nicht.

Berührungsdichtungen an gleitenden Flächen werden zur Abdichtung von Durchgangsstellen zwischen in Längs- oder Umfangsrichtung relativ zueinander bewegten Maschinenteilen eingesetzt.

Die gängigsten Berührungsdichtungen sind Radial-Wellendichtringe (Bild 2), die zwischen einer stationären und einer umlaufenden Komponente installiert werden.

Dichtungen zwischen ruhenden Flächen werden als statische Dichtungen bezeichnet. Ihre Dichtwirkung hängt von der radialen oder axialen Verformung ihres Querschnitts im eingebauten Zustand ab. Typische Beispiele für diese statischen Dichtungen sind Flachdichtungen (Bild 3) und Dichtungen mit O-Ringen (Bild 4).

Berührungsfreie Dichtungen
Die einfachste Form einer berührungsfreien Dichtung ist die Spaltdichtung: ein enger glatter Spalt am Durchtritt der Welle durch das Gehäuse (Bild 5). Diese Dichtungsausführung wird hauptsächlich für die Abdichtung von fettgeschmierten Lagerstellen in trockenen, staubfreien Räumen verwendet. Die Dichtwirkung des Spalts kann erhöht werden, wenn in der Durchgangsbohrung eine oder mehrere konzentrische Rillen eingebracht werden (Bild 6). Das durch den Spalt austretende Schmierfett lagert sich in den Rillen ab und verhindert das Eindringen von Verunreinigungen.

Bei Ölschmierung und waagerechter Welle können schraubenförmige Rillen in der Durchgangsbohrung oder auf der Welle angebracht werden, die je nach der Drehrichtung der Welle rechts- oder linksgängig ausgeführt sein müssen (Bild 7). Diese Rillen fördern austretendes Öl in die Lagerstelle zurück. Voraussetzung dabei ist allerdings, dass sich die Drehrichtung der Welle nicht ändert.

Andere Profile in bzw. auf der Welle sind ebenfalls möglich. Konzentrische Rillen in der Welle und in der Gehäuse-Durchgangsbohrung können die Funktion von Schleuderscheiben übernehmen bzw. die Dichtwirkung erhöhen. Zusätzliche mitdrehende Ringe oder Schleuderscheiben können unabhängig von der Drehrichtung das Austreten von Öl verhindern.

Ein- oder mehrgängige Labyrinthdichtungen haben eine wesentlich bessere Dichtwirkung als einfache Spaltdichtungen, erfordern jedoch auch einen größeren Fertigungsaufwand. Die Dichtwirkung kann noch gesteigert werden, indem von Zeit zu Zeit Schmierfett durch einen Schmierkanal in die Labyrinthgänge eingepresst wird. Die Labyrinthgänge können in axialer Richtung (Bild 8) oder radialer Richtung (Bild 9) angeordnet werden, in Abhängigkeit von der Gehäuseausführung (geteilt oder ungeteilt), dem Einbauverfahren, dem verfügbaren Platz usw. Da die Breite axial verlaufender Spalten (Bild 8) bei Verschiebung der Welle in Achsrichtung während des Betriebs unverändert bleibt, können diese sehr klein bemessen werden. Wenn im Betrieb Schiefstellungen der Welle gegenüber dem Gehäuse vorkommen, werden Labyrinthe mit abgeschrägten Labyrinthstegen verwendet (Bild 10).

Wirksame und preiswerte Labyrinthdichtungen lassen sich mit den aus Stahlblech gepressten Dichtungslamellen von SKF (Bild 11) aufbauen. Die Dichtwirkung dieser Labyrinthdichtungen nimmt mit der Zahl der eingebauten Lamellensätze zu oder kann durch Einlegen beflockter Dichtscheiben verstärkt werden. Weitergehende Angaben zu diesen Lamellensätzen sind im Katalog Wellendichtungen zu finden.

In vielen Fällen werden zusätzlich Stauscheiben (Bild 12) vorgesehen. Bei Ölschmierung sind dies vor allem auf der Welle angeordnete Spritzringe, Spritzrillen oder Schleuderscheiben. Das abgeschleuderte Öl wird dann in einer Ringnut im Lagergehäuse aufgefangen und in das Gehäuseinnere zurückgeleitet (Bild 13).

Berührungsdichtungen
Die vier gebräuchlichsten SKF Berührungsdichtungen sind: Ausschlaggebend für die Wahl der zweckmäßigen Dichtung für einen bestimmten Einbaufall sind:
  • ihr Hauptzweck (Schmierstoffe zurückhalten bzw. Verunreinigungen ausschließen)
  • der Schmierstoff (Öl, Fett oder sonstiges)
  • die Betriebsbedingungen (Drehzahl, Temperatur. Druck und Umfeldbedingungen)

Radial-Wellendichtringe

Radial-Wellendichtringe (Bild 14 und 15) werden für die Abdichtung öl- und fettgeschmierter Lager verwendet (→ Radial-Wellendichtringe). Wellendichtringe sind einbaufertige Dichtungen aus einem Elastomer-Werkstoff, die normalerweise metallisch versteift sind und deren Dichtlippe meist durch eine Zugfeder belastet wird, die die Dichtlippe gegen die Gegenlauffläche auf der Welle drückt. Die Radial-Wellendichtringe können je nach Werkstoff und abzudichtendem Medium normalerweise bei Temperaturen von –55 °C bis +200 °C eingesetzt werden.

Der Kontaktbereich von Dichtlippe und Gegenlauffläche bestimmt die Dichtwirkung. Die Oberflächenhärte der Gegenlauffläche sollte mindestens bei 45 HRC liegen und die Einhärttiefe mindestens 0,3 mm betragen. Der Mittenrauwert soll die Anforderungen nach DIN EN ISO 4288 erfüllen und zwischen Ra = 0,2 bis 0,5 μm liegen. Bei Anwendungsfällen mit niedrigen Drehzahlen, guten Schmierbedingungen und geringer Verschmutzung kann eine geringere Oberflächenhärte ausreichend sein. Um bei Ölschmierung eine unerwünschte Pumpwirkung durch schraubenförmige Schleifriefen zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Lauffläche im Einstichverfahren zu schleifen.

Wenn hauptsächlich Schmierstoffaustritt aus dem Gehäuse verhindert werden soll, wird der Wellendichtring mit nach innen gerichteter Dichtlippe eingebaut (Bild 14). Zum Schutz gegen eindringende Verunreinigungen soll dagegen die Dichtlippe nach außen gerichtet sein (Bild 15). →Radial-Wellendichtringe

Von SKF sind auch kundenspezifisch gedrehte Radial-Wellendichtringe aus Polyurethan erhältlich. → Gedrehte Dichtungen

WARNUNG

Sicherheitshinweise für Fluor-Kautschuk und Polytetrafluorethylen


Fluor-Kautschuk (FKM) und Polytetrafluorethylen (PTFE) sind unter normalen Betriebsbedingungen und bei Temperaturen bis 200 °C sehr stabil und ungefährlich. Wenn sie jedoch Temperaturen über 300 °C ausgesetzt werden, z. B. durch Feuer oder die Flamme eines Schneidbrenners, setzen FKM und PTFE gefährliche Gase und Dämpfe frei. Diese Dämpfe sind gesundheitsschädlich, wenn sie eingeatmet werden oder in die Augen gelangen. Auch nach dem Abkühlen ist der Umgang mit Dichtungen aus diesen Werkstoffen, die solch hohen Temperaturen ausgesetzt waren, immer noch gefährlich. Ein Hautkontakt muss vermieden werden!

Wenn mit abgedichteten Lagern umgegangen werden muss, die hohen Temperaturen ausgesetzt waren, wie z.B. beim Ausbau des Lagers, sind die folgenden Sicherheitsbestimmungen einzuhalten:
  • Immer Schutzbrille und Schutzhandschuhe tragen, gegebenenfalls auch entsprechendes Atemschutzgerät.
  • Die Überreste der Dichtungen in einen dicht schließenden Kunststoffbehälter geben, der mit dem Gefahrensymbol für „Ätzendes Material“ gekennzeichnet ist.
  • Die entsprechenden Sicherheitsbestimmungen im Sicherheitsdatenblatt beachten.

Bei Kontakt mit solchen Dichtungen sind die Hände mit Seife zu reinigen und mit reichlich Wasser zu spülen, die Augen sind mit viel Wasser auszuspülen und es ist ein Arzt aufzusuchen. Wenn Dämpfe eingeatmet werden, ist sofort ein Arzt aufzusuchen.

Für den sicheren Umgang während der Gebrauchsdauer bis hin zur Verschrottung und der umweltgerechten Entsorgung der Dichtung ist der Anwender zuständig. SKF ist nicht verantwortlich für die aus unsachgemäßer Handhabung von Lagern mit Dichtungen aus FKM und PTFE herrührenden möglichen Folgeschäden. SKF ist nicht verantwortlich für die aus unsachgemäßer Handhabung von Lagern mit Dichtungen aus FKM und PTFE herrührenden möglichen Folgeschäden.

V-Ringdichtungen

V-Ringdichtungen (Bild 16) können sowohl bei Fett- als auch bei Ölschmierung verwendet werden. Der gummielastische Ringkörper der Dichtung sitzt fest auf der Welle und läuft mit dieser um, während die Dichtlippe axial unter leichtem Druck an der Gegenlauffläche auf dem stillstehenden Maschinenteil anliegt. Die V-Ringdichtung kann je nach Werkstoff bei Temperaturen zwischen –40 und +200 °C eingesetzt werden. Sie ist einfach zu montieren und lässt bei niedrigen Drehzahlen relativ große Schiefstellungen der Welle zu.

Die erforderlich Oberflächenbeschaffenheit der Gegenlauffläche hängt ab von der Umfangsgeschwindigkeit (→ Gegenlauffläche und Tabelle 1). Bei Umfangsgeschwindigkeiten ab etwa 8 m/s muss die V-Ringdichtung auf der Welle axial festgelegt sein. Bei Umfangsgeschwindigkeiten über 12 m/s ist zusätzlich eine Sicherung gegen Abheben von der Welle erforderlich, z.B. durch einen Stützring aus Stahlblech. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit 15 m/s übersteigt, hebt die Dichtlippe von der Gegenlauffläche ab, wodurch die Berührungsdichtung zur Spaltdichtung wird.

Die gute Dichtwirkung der V-Ringdichtung beruht vor allem darauf, dass der Ringkörper als Schleuderscheibe wirkt und Schmutz und Flüssigkeiten abschleudert. Daher wird der V-Ring bei Fettschmierung meist auch an der Außenseite, bei Ölschmierung dagegen an der Innenseite des Gehäuses angeordnet. Als Vorschaltdichtungen verhindern V-Ringe, dass die eigentliche Dichtung zu sehr durch Verunreinigungen und Feuchtigkeit beaufschlagt wird.

Die SKF MVR Vorschaltdichtungen sind für den Einsatz im schwierigen Umfeld und zum Schutz der Hauptdichtung gegen feste Verunreinigungen, Staub oder Spritzwasser konzipiert. → MVR-Vorschaltdichtungen und Bild 17.

Klemmbare Axialdichtungen

Klemmbare Axialdichtungen (Bild 18) sind speziell als Vorschaltdichtung bei großen Durchmessern für Einbaufälle bestimmt, bei denen die Hauptdichtung gegen übermäßige Beanspruchung geschützt werden muss. Sie werden mithilfe von Spannbändern auf einer Sitzfläche am nicht umlaufenden Maschinenteil befestigt und dichten axial gegen eine umlaufende Gegenlauffläche ab. Für diese Dichtungsart reichen fein gedrehte Anlaufflächen mit einem Mittenrauwert von Ra = 2,5 μm.

Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen (Bild 19) eignen sich zur Abdichtung von fett- oder ölgeschmierten Lagerstellen bei relativ niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten in schwierigstem Umfeld. Gleitringdichtungen bestehen aus zwei Gleitringen aus Stahl mit feinst bearbeiteten Dichtflächen und zwei Tellerfedern aus Kautschuk-Werkstoffen, die die Gleitringe in der Aufnahmebohrungen der Gegenstücke fixieren und für die erforderliche Vorspannkraft auf die Dichtflächen sorgen. An die Passflächen in der Gehäusebohrung werden keine besonderen Forderungen gestellt.

Andere Dichtungen

Filzdichtungen (Bild 20) werden vor allem bei Fettschmierung verwendet. Sie sind eine einfache und kosteneffiziente Berührungsdichtungen für Umfangsgeschwindigkeiten bis 4 m/s und Betriebstemperaturen bis 100 °C. Die Gegenlaufflächen sollten geschliffen sein und einen Mittenrauwert von Ra ≤ 3,2 μm aufweisen. Die Dichtwirkung einer Filzdichtung kann durch einen vorgeschalteten einfachen Labyrinthring erheblich verbessert werden. Vor dem Einlegen in die Gehäusenut sind Filzringe oder -streifen in etwa 80 °C warmem Öl zu tränken.

Federnde Abdeckscheiben (Bild 21) ergeben eine einfache, billige und platzsparende Dichtung für fettgeschmierte, nicht winkelbewegliche Lager. Die Abdeckscheiben werden entweder gegen den Außenring oder den Innenring festgespannt und liegen am anderen Lagerring axial federnd an. Nach einer gewissen Einlaufzeit werden diese Dichtungen zu berührungsfreien Dichtungen und bilden eine sehr schmale Spaltdichtung.

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