Radial-Wellendichtringe Einsatz- und Betriebsbedingungen

Radial-Wellendichtringe

Einsatz- und Betriebsbedingungen

Bei Wellen mit größeren Durchmessern sind generell höhere Umfangsgeschwindigkeiten zulässig als bei kleineren Durchmessern, da sich hier wesentlich bessere Wärmeableitungsmöglichkeiten ergeben. Unter optimalen Betriebsbedingungen, also ausreichenden Schmierverhältnissen mit Mineralöl, drucklosem Betrieb und einer guten Wärmeabfuhr an der Dichtkante sind Radial-Wellendichtringe, je nach Bauform und Werkstoff bei Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 35 m/s einsetzbar.

Bei allen Bauformen mit einer Dichtlippe aus einem Elastomer Werkstoff ist auf eine ausreichende  Schmierung zu achten. Bei Radial-Wellendichtringen aus PTFE führt die Verwendung von Fetten und Ölen hingegen zum Totalausfall unmittelbar nach der Montage.

Eine nach den Vorgaben der DIN 3760 bearbeitete Welle ist eine Voraussetzung für eine einwandfreie Dichtfunktion. Die für die Reparatur beschädigter Wellen zeitaufwändig ist und hohe Kosten verursachen kann, bietet SEALWARE spezielle dünnwandige Wellenschutzhülsen an.

Diese werden auf die Welle aufgeschoben und  bilden so einen günstigen Ersatz für die verschlissenen Gleitflächen.

Genauso wichtig wie die Bearbeitung der Welle ist eine richtige Montage der Wellendichtringe, da diese äußerst empfindlich auf mechanische Beschädigungen reagieren.

Interessante Details über den genauen Aufbau und die Funktion eines Radial-Wellendichtringes erfahren Sie in unserem Kapitel „Wie funktioniert ein Radial-Wellendichtring“  oder dem speziell hierfür erstellten Youtube Video.

Radial-Wellendichtringe übernehmen zwei Standardaufgaben. Zum einen die statische Abdichtung zwischen der Gehäusebohrung und dem Außenmantel des Dichtringes. Diese wird durch ein Übermaß am Außenmantel des Dichtringes (Preßsitzzugabe) erreicht. Zum anderen im laufenden Betrieb, durch die dynamische Abdichtung zwischen der Dichtkante des Wellendichtringes und der Welle.

Bei einem Stillstand der Welle ist durch eine entsprechende Vorspannung und Auslegung der Dichtlippe eine statische Abdichtung gegeben.

Die nachfolgenden Parameter gelten für den Einbau von Radial-Wellendichtringen.

Oberflächenrauhigkeit der Wellenoberfläche nach DIN 3760/3761

Ra=    0,2 – 0,8 µm
Rz=    1 – 5 µm  drallfrei geschliffen
Rmax=     6,3 µm
Härtemindestens 45 HRC, Härtetiefe mindestens 0,3 mm
Härtebwz. 55 HRC oder 600 HV, Härtetiefe mindestens 0,3 mm, bei Umfangsgeschwindigkeiten über 4 m/s

Bearbeitung der Welle durch Einstichschleifen. Wesentlich ist, dass die Bearbeitung keine Drallorientierung auf der Welle hinterläßt, die durch eine Förderwirkung Undichtigkeit ergäbe.

Ist die Wellenoberfläche zu glatt, kann es bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten zu Funktionsstörungen kommen, wenn der Schmierfilm zur Dichtkante abreißt. Thermische Schäden durch Trockenlauf sind dann die Folgen. Ist die Wellenoberfläche zu rauh, so kommt es zu einem vorzeitigen Verschleiß an der Dichtkante.  In beiden Fällen kommt es somit zu einer Leckage des Dichtringes.

Laufflächenbereiche, nach DIN 3760 für

RWDR ohne StaublippeRWDR mit Staublippe
be1e2  min.e3e4
73,56,11,57,6
83,56,81,58,3
104,58,5210,5
12510212
15612315
20916,5319,5
RWDR A (103)
RWDR A (103)
RWDR AS (104)
RWDR AS (104)

Die genannten Werte für die Oberflächenrauheit und Oberflächenhärte sind innerhalb des in der Tabelle genannten Laufflächenbereichs einzuhalten.

Einbauschrägen

Da der Innendurchmesser des Wellendichtringes kleiner als der Nenndurchmesser der Welle ist, muss er bei der Montage aufgedehnt werden. Daher ist es wichtig dass die Welle abhängig von der Einbaurichtung mit einer Fase oder einem Radius versehen ist. Hierdurch können Beschädigungen an der Dichtlippe während der Montage verhindert werden.

Die entsprechenden Werte entnehmen Sie bitte der nachfolgenden Tabelle und Zeichnung.

Fasendurchmesser
d1d3
bis 10 mmd1 – 1,5 mm
> 10 bis 20 mmd1 – 2,0 mm
> 20 bis 30 mmd1 – 2,5 mm
> 30 bis 40 mmd1 – 3,0 mm
> 40 bis 50 mmd1 – 3,5 mm
> 50 bis 70 mmd1 – 4,0 mm
> 70 bis 95 mmd1 – 4,5 mm
> 95 bis 130 mmd1 – 5,5 mm
> 130 bis 240 mmd1 – 7,0 mm
> 240 bis 500 mmd1 – 11,0 mm
Einbauschrägen A (103)
Einbauschrägen A (103)
Bauformr1 min. (mm)
ohne Staublippe0,60
mit Staublippe1,00

Gehäusebohrung

Da ein Radial-Wellendichtring auch statisch zwischen dem Außenmantel des Wellendichtringes und der Bohrung des Gehäuses abdichten muss, ist es wichtig immer einen festen Sitz im Gehäuse zu gewährleisten.

Bei Wellendichtringen mit einem metallischen Gehäuse (ohne Gummierung), oder bei geforderter Gasdichtheit ist eine gute riefen- und drallfreie Oberflächenqualität erforderlich.

Falls der Wellendichtring in das Gehäuse eingeklebt wird, so ist darauf zu achten dass kein Kleber mit der Welle oder der Dichtlippe in Berührung kommt.

Beim Einsatz von Leichtmetall- oder Kunststoffgehäusen, empfehlen wir den Einsatz von Bauformen mit einem gummierten Außenmantel, da diese bei Erwärmung eine größere Ausdehnung des Gehäuses besser ausgleichen können. Für die Auslegung des Bohrungsdurchmessers der Aufnahmebohrung gilt das Toleranzfeld H8.

Maße der Einbauraumtiefe der Aufnahmebohrung (alle Maße in mm)

bt1 min.t2 min.r2 max.
(0,85 x b)( b + 0,3)
7,005,957,300,50
8,006,808,300,50
10,008,5010,300,50
12,0010,3012,300,70
15,0012,7515,300,70
20,0017,0020,300,70
Einbauraumtiefe A (103)
Einbauraumtiefe A (103)

Ausführung der Einführschrägen und der Tiefe des Einbauraums

Für die Einführschräge sollte der Winkel 15 bis 20o betragen. Beim Übergang zwischen der Fase und der zylindrischen Fläche. ist auf eine gratfreie Ausführung zu achten. Die Maße für die Tiefe der Aufnahmebohrung entnehmen Sie bitte der obigen Tabelle.

Oberflächenrauheit der Gehäusebohrung, Toleranz ISO H8 für gummierte

Ausführungen Type A, AS

Ra = 1,6 – 6,3 μm
Rz= 10,0 – 20,0 μm
Rmax = < – 25,0 μm

Oberflächenrauheit der Gehäusebohrung, Toleranz ISO H8 für

Ausführungen Type B, BS, C, CS mit metallischem Außenmantel

Ra = 0,8 – 3,2 μm
Rz = 6,3 – 16,0 μm
Rmax= < – 16,0 μm

Beim Einsatz von Leichtmetall- oder Kunststoffgehäusen, empfehlen wir den Einsatz von Bauformen mit einem gummierten Außenmantel, da diese bei Erwärmung eine größere Ausdehnung des Gehäuses besser ausgleichen können.

Grenzabmaße für die Preßsitzzugabe des Bohrungsdurchmessers

In Abhängigkeit von Außendurchmesser und Bauform, werden Radial-Wellendichtringe mit einer Preßsitzzugabe entsprechend dem ISO Toleranzfeld H8 (nach DIN ISO 286) der Gehäusebohrung hergestellt. Hierdurch wird ein fester Sitz, bei moderaten Ein- und Auspresskräften und die statische Dichtheit im Gehäuse gewährleistet.

AußendurchmesserBauformBauformBauformen
in mmAA-RI (rilliert)B und C
bis 50+ 0,30 / + 0,15+ 0,40/ + 0,20+ 0,20 / + 0,10
> 50 – 80+ 0,35 / + 0,20+ 0,45 / + 0,25+ 0,23 / + 0,13
> 80 – 120+ 0,35 / + 0,20+ 0,50 / + 0,30+ 0,25 / + 0,15
> 120 – 180+ 0,45 / + 0,25+ 0,65 / + 0,40+ 0,28 / + 0,18
> 180 – 300+ 0,45 / + 0,25+ 0,65 / + 0,40+ 0,30 / + 0,20
> 300 – 500+ 0,55 / + 0,33+ 0,75 / + 0,45+ 0,35 / + 0,23

Unrundheit

Die zulässige Unrundheit (d2 max – d2min) ergibt sich aus drei oder mehr Messungen. Diese müssen gleichmäßig am Umfang verteilt erfolgen. Innerhalb der Toleranzen ist die Unrundheit von untergeordneter Bedeutung, da sich der Radial-Wellendichtring während des Einbaus der Aufnahmebohrung anpasst. Hierbei dürfen die angegebenen Werte aber nicht überschritten werden.

Außendurchmesserzulässige Unrundheit
d2 in mmmm
bis 500,25
> 50 – 800,35
> 80 – 1200,50
> 120 – 1800,65
> 180 – 3000,80
> 300 – 5001,00

RWDR Form A

Zulässige Drehzahlen und Umfangsgeschwindikgeiten

Die nachfolgende Abbildung zeigt die zulässigen Drehzahlen der Welle bei drucklosem Betrieb bezogen auf den Werkstoff  des Elastomerteils im Regelfall (u. a. gut schmierendes Mineralöl, mit gutem Schmiermittelzutritt zur Wärmeabführung) Hier klicken, um die Abbildung zu vergrössern

Zulässige Drehzahlen im drucklosen Betriebsfall

Die Werte in der obigen Tabelle sind lediglich ein unverbindlicher Anhaltspunkt. Die tatsächlichen Werte können je nach Anwendung, auf Grund unterschiedlicher Schmierstoffe und Temperaturen abweichen.

Im Betriebsfall mit Druckbeaufschlagung

RWDR müssen Räume mit geringem Druckunterschied gegen Flüssigkeiten und Fette und, soweit Schmierung vorhanden, gegen Luft abdichten. Die Tabelle zeigt die zulässigen Drehzahlen der Welle. Bei ungünstigeren Abdichtungsverhältnissen empfiehlt sich eine Beratung zwischen Anwender und Hersteller.

Druckunterschied in Bar max.Welle
Zulässige Drehzahlenbei Umfangsgeschwindigkeit m/s max.
0,5bis 10002,8
0,35bis 20003,15
0,2bis 30005,6

Im Falle von Druckunterschieden zwischen den durch die Dichtung getrennten Bereichen, sollte die offene Seite des Dichtringes dem Bereich mit dem höheren Druck zugewandt werden.

Um einen vorzeitigen Verschleiß an der Dichtlippe zu vermeiden, aber gleichzeitig eine hohe Dichtwirkung bei minimaler Reibung zu gewährleisten, werden hohe Anforderungen an die Wellenoberflächen gestellt. Ist die Wellenlaufflächen zu glatt, gefährdet dies die Schmierung und die Dichtfunktion, sind sie zu rau, so wird ein zu großer Verschleiß erzeugt.

Außerdem sollten die Wellen eine Mindesthärte > 45 HRC, bzw. bei verschmutzten Fluiden > 60 HRC aufweisen. Die Oberfläche muss drallfrei sein. Die ist am besten durch Einstichschleifen oder Hartdrehen zur erreichen.

Die genauen Parameter wie Rauhtiefen, Bohrungstoleranzen mit Preßsitzzugaben etc. sind in der DIN 3760  +  ISO 6194-1 festgelegt. Mindestens genauso wichtig wie die Bearbeitung der Welle ist eine richtige Montage der Wellendichtringe, sowie die Auslegung hinsichtlich des in Frage kommenden Werkstoffes.

Bei der Auslegung des Werkstoffes sind das Medium, die Temperatur des Mediums, die Druckbelastung und die Umfangsgeschwindigkeit der Welle zu berücksichtigen.

Standardwerkstoffe für Radial-Wellendichtringe
Sonderwerkstoffe für Radial-Wellendichtringe

Außerdem  ist zu beachten, dass die Temperaturen an der Dichtkante des Wellendichtringes um ein Vielfaches höher sind als die des Mediums.

Um die Reibung an der Welle zu reduzieren, können auch Radial-Wellendichtringe mit einer PTFE beschichteten Dichtlippe eingesetzt werden.

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