{"id":5265,"date":"2024-05-04T05:43:48","date_gmt":"2024-05-04T05:43:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/dichtspaltverhalten-von-druckfesten-radialwellendichtringen\/"},"modified":"2026-02-19T07:11:58","modified_gmt":"2026-02-19T07:11:58","slug":"dichtspaltverhalten-von-druckfesten-radialwellendichtringen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/ch\/dichtspaltverhalten-von-druckfesten-radialwellendichtringen\/","title":{"rendered":"Dichtspaltverhalten von druckbelastbaren Radialwellendichtringen"},"content":{"rendered":"\n<p>Durch einen neuartigen Dichtring-Aufbau und dem Einsatz von selbstschmierenden elastomeren Materialien ist es mit dem VR \u2014 Ring Bauform SOA gelungen, in Anwendungen des mittleren Druckbereichs (15-150 bar) vorzuziehen. Bei Pumpen und Drehdurchg\u00e4ngen war es bisher kaum m\u00f6glich, Radialwellendichtungen mit elastomeren Materialien bei hohen p-v Werten sicher einzusetzen. Hohe Radialkr\u00e4fte f\u00fchren zum Einfressen des Dichtmaterials in die Achsenoberfl\u00e4che. Hohe Verlustmomente, hohe Reibtemperaturen, dies sind nur einige Nachteile womit es der Anwender beim Einsatz herk\u00f6mmlicher Radialwellendichtungen zu tun bekommt.<\/p>\n\n<p>Die mechanischen und physikalischen \u00dcberbeanspruchungen bei hohen p-v Werten sind urs\u00e4chlich zur\u00fcckzuf\u00fchren auf eine zu gro\u00dfe Dicht- Spaltextrusion zwischen Druckabst\u00fctzung und der Welle.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-dynamic-sealing-effect-in-the-sealing-lip-area\">Dynamische Dichtwirkung im Dichtlippenbereich<\/h2>\n\n<p>Das Wirkungsprinzip dieser federlosen Radialwellen-Dichtungen liegt darin begr\u00fcndet, dass \u00fcber metallische St\u00fctzk\u00f6rper Membrank\u00f6rper in S-f\u00f6rmiger Ausbildung mit einer genau abgestimmten Vorspannung aufgezogen werden. Die an den Membrank\u00f6rper angrenzende, abgeschr\u00e4gte Dichtlippe wirkt der Druckrichtung des Mediums entgegen und wird auf der R\u00fcckseite von der integrierten Druckscheibe unterst\u00fctzt. Wenn der Membrank\u00f6rper \u00fcber den Metallk\u00f6rper gestreckt wird, baut sich eine radiale und eine tangentiale Kraft in den Membran- und Dichtlippenteilen auf. Diese radiale und tangentiale Kraft ersetzt die Federkraft, die bei Standarddichtungen als Radialkraft zum Aufbau der Dichtkraft erforderlich ist. Es ist durch das Vorhandensein der Tangentialkraft m\u00f6glich, die Radialkraft dieser RWDR bis auf ein Viertel der Radialkraft des Standardringes zu senken. Dies ist der wesentliche Vorteil dieser Dichtungskonstruktion und dies entspricht somit den Grundforderungen die an jede Dichtstelle gestellt werden sollten.<\/p>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>keine Einlaufspuren auf der Achse auch ohne H\u00e4rten und Schleifen<\/li>\n\n\n\n<li>auch auf nichtrostenden ( V2A , V4A ) Achsen <\/li>\n\n\n\n<li>geringe Verlustleistung, hohe Drehzahlen m\u00f6glich <\/li>\n\n\n\n<li>hohe Druckbelastung, hohe Dichtwirkung<\/li>\n\n\n\n<li>hohe Lebensdauerwerte<\/li>\n<\/ul>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-sealing-gap-extrusion\">Dichtungsspaltextrusion<\/h2>\n\n<p>Jeder Radialwellendichtring unterliegt bei Druckbelastung im Dichtlippenbereich in Richtung der druckgewandten Seite einer Extrusion, einem Einziehen des Dichtmaterials in den Dichtspalt zwischen der Welle dl und dem Wirkdurchmesser Dw (Abstand ds).<br\/><\/p>\n\n<div class=\"wp-block-group is-layout-constrained wp-block-group-is-layout-constrained\">\n<div class=\"wp-block-group is-nowrap is-layout-flex wp-container-core-group-is-layout-6c531013 wp-block-group-is-layout-flex\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"282\" height=\"271\" src=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221331.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2633\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Abbildung 2: SOA Dichtung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Der Abstand des Dichtungsspalts ds = (DW-dI) \/ 2 ist der bestimmende Faktor f\u00fcr den p-v-Wert der Dichtstelle (p-v) = f (ds)<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n<p>Dabei bewegt sich das elastomere Material im hinteren Bereich der Dichtlippe zwischen dem Spalt der Druckauflage und der Welle unter dem Einfluss von Druck und Geschwindigkeit in Richtung der druckabgewandten Seite.<\/p>\n\n<p>Der Wirkdurchmesser Dw ist entweder durch die Dichtringkonstruktion oder durch das hinter der Dichtlippe anschlie\u00dfende Bauteil (Geh\u00e4use, Scheibe usw.) bestimmt.<\/p>\n\n<p>Unter der Druckbelastung p treten eine viel h\u00f6here Radialkraft Fr und eine zus\u00e4tzliche Axialkraft Fa in Richtung der druckabgewandten Seite auf, weil das Dichtungsmaterial in den Ringspalt ds gezogen wird. Bei rotierenden Wellen wirkt die Torsion unter dem Einfluss der Druckbelastung auf die Geometrie der Dichtlippe. Dies f\u00fchrt zu hohen Scherspannungen im Dichtungsmaterial. Diese Schubspannungen rt sind eine Funktion f ( p, v, go, ds.) Es ist absolut notwendig \u00fcber den gesamten Umfang des Dichtspaltes ein konstantes Ma\u00df ds zu erreichen. Au\u00dferdem muss die Dichtlippe von einer Fl\u00e4che gest\u00fctzt werden, die auf ca. 30\u00b0 zum effektiven Durchmesser Dw, damit er nicht mit seiner gesamten L\u00e4nge unter Druck an der Welle anliegt.<\/p>\n\n<p>Wenn der Abstand ds zu gro\u00df oder ungleichm\u00e4\u00dfig ist, kann dies zu Materialverbrennungen und zum Abscheren der Dichtlippen w\u00e4hrend des Betriebs f\u00fchren. Der Abstand ds ist also der entscheidende Faktor daf\u00fcr, ob eine Dichtung unter dem angegebenen Druck und der angegebenen Umfangsgeschwindigkeit h\u00e4lt oder zerst\u00f6rt wird.<br\/>Dichtungsspalt Wellendichtung SOA<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img decoding=\"async\" width=\"383\" height=\"286\" src=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221205.webp\" alt=\"VR-Lippendichtung SOA-Extrusionsspalt\" class=\"wp-image-2635\" srcset=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221205.webp 383w, https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221205-300x224.webp 300w\" sizes=\"(max-width: 383px) 100vw, 383px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Diagramm 1: Abh\u00e4ngigkeit der Entfernung ds vom Druck p<\/figcaption><\/figure>\n\n<p>Beim VR-Dichtsystem wird der Dichtungsspalt ds durch das Bohrungsma\u00df DW des St\u00fctzk\u00f6rpers ber\u00fccksichtigt. H\u00f6here und dynamisch auftretende Druckbelastungen erfordern kleinere Abst\u00e4nde ds. F\u00fcr die VR-Wellendichtringe wurden Mindestabstandswerte ds unter dem Einfluss der Druckbelastung ermittelt.<\/p>\n\n<p>Um hohe Dr\u00fccke aufnehmen zu k\u00f6nnen, muss ds daher klein sein<br\/>und die Druckunterst\u00fctzung hinter dem Siegel muss stabiler und auch pr\u00e4ziser werden. Diese Druckunterst\u00fctzung wurde bisher im Standardring mit einer zus\u00e4tzlichen Scheibe hinter der Dichtung erreicht  <\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img decoding=\"async\" width=\"165\" height=\"96\" src=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221254.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2634\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Abbildung 4<\/figcaption><\/figure>\n\n<p>Bei der VR-Ausf\u00fchrung SOA ist diese Druckscheibe in die Dichtungsstruktur integriert. Durch die zus\u00e4tzliche metallische Zentrierung der Dichtung in Bezug auf die Geh\u00e4usebohrung lassen sich mit dieser Konstruktion extrem niedrige ds-Werte erzielen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Dichtung absolut mittig zur Welle sitzt.<\/p>\n\n<p>Dies wiederum ist notwendig, um \u00fcber den gesamten Umfang des Dichtungsspalts das gleiche ds-Ma\u00df zu erreichen. Nur so kann gew\u00e4hrleistet werden, dass das Torsionsmuster (Spannungsverlauf) des Dichtungsmaterials unter Druckeinwirkung \u00fcber den Umfang konstant ist und keine Materialextrusion auftritt. Ungleiche Spannungsverh\u00e4ltnisse im Dichtungsspalt f\u00fchren zu vorzeitigem Versagen (tangentiale Risse) oder reduzieren die Lebensdauer der Dichtungen erheblich.<br\/>Abmessungen der SOA-Wellendichtung<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-style-default\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"282\" height=\"271\" src=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221331.png\" alt=\"VR SOA-Siegel\" class=\"wp-image-2633\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Abbildung 5<\/figcaption><\/figure>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-torque-determination\">Bestimmung des Drehmoments<\/h2>\n\n<div class=\"wp-block-group is-nowrap is-layout-flex wp-container-core-group-is-layout-6c531013 wp-block-group-is-layout-flex\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"454\" height=\"429\" src=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221407.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2632\" srcset=\"https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221407.png 454w, https:\/\/www.vr-dichtungen.com\/wp-content\/uploads\/2024\/05\/Screenshot-2024-05-02-221407-300x283.png 300w\" sizes=\"(max-width: 454px) 100vw, 454px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p>SOA mit d3 = -0.03 mm<br\/>HNBR 70 Shore<br\/>n = 15 rpm<br\/><\/p>\n<\/div>\n\n<p><\/p>\n\n<p>Diagramm 2: Bestimmung des Drehmoments<\/p>\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-torque-determination-mt-torque-loss-at-sealing-gap-0-03-mm\">Drehmomentemittlung Mt ( Verlustmoment bei Dichtspalt 0.03 mm )<\/h3>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Unter verschiedenen Druckwerten und verschiedenen Wellendurchmessem<\/li>\n\n\n\n<li>Verlustleistung<strong>P = Mt x w <\/strong> <\/li>\n<\/ul>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-summary\">Zusammenfassung<\/h2>\n\n<p>Neuartiger druckfester Radialwellendichtring<\/p>\n\n<p>Neuartiger druckbest\u00e4ndiger Radial-Lippendichtring f\u00fcr den Einsatz im mittleren Druckbereich. Die Verkleinerung des Spiels zwischen Welle und St\u00fctzring und die Verbesserung des Elastomerwerkstoffs (Gleitfettung) f\u00fchrten zu einem v\u00f6llig neuen Design des Radialwellendichtrings. Diese neuartige Dichtung erm\u00f6glicht den Einsatz im mittleren Druckbereich von Pumpen, insbesondere von Benzinpumpen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Durch einen neuartigen Dichtring-Aufbau und dem Einsatz von selbstschmierenden elastomeren Materialien ist es mit dem VR \u2014 Ring Bauform SOA gelungen, in Anwendungen des mittleren Druckbereichs (15-150 bar) vorzuziehen. Bei Pumpen und Drehdurchg\u00e4ngen war es bisher kaum m\u00f6glich, Radialwellendichtungen mit elastomeren Materialien bei hohen p-v Werten sicher einzusetzen. 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