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Wechselbeziehungen im Dichtsystem von Radial-Wellendichtring, Gegenlauffläche und Fluid
(2006) Buhl, Steffen; Haas, Werner (Professor Dr.-Ing habil.)
Über Jahrzehnte hinweg wurde die Radial-Wellendichtung zu einem zuverlässigen Abdichtelement entwickelt. Der Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung lag dabei vor allem beim Radial-Wellendichtring. Wie die vorliegenden Untersuchungen zeigen, sind jedoch alle drei Komponenten im Dichtsystem, der Radial-Wellendichtring, die Wellenoberfläche und das Fluid, an der Fluidförderung im Dichtsystem beteiligt. Hierzu wird ein Modell vorgestellt, dass zwischen aktiver und passiver Förderwirkung unterscheidet. Unter aktiver Förderwirkung sind dabei die direkte Förderwirkung der Gegenlauffläche und des Radial-Wellendichtrings zusammengefasst. Die aktive Förderwirkung entsteht sowohl an der Welle, als auch auf der Dichtkante des Radial-Wellendichtrings durch gerichtete Strukturen, die in der Lage sind, selbst einen gerichteten Fluidstrom zu erzeugen. Die passive Förderwirkung setzt sich aus der indirekten Förderwirkung der Gegenlauffläche und der indirekten Förderwirkung des Systems zusammen. Hinter der Definition der indirekten Förderwirkung der Gegenlauffläche steckt die Erkenntnis, dass die Rauheit der Gegenlauffläche, auch wenn sie selbst keinen gerichteten Fluidstrom erzeugt, die Ausbildung der förderfähigen Strukturen auf der Dichtkante stark beeinflusst. Unter der indirekten Förderwirkung des Systems sind alle äußeren Parameter, die die Höhe der Förderung im System beeinflussen, zusammengefasst. Ein Oberflächenkennwert, der eine Wellenoberfläche hinsichtlich ihrer Eignung als Gegenlauffläche beschreiben kann, muss sowohl die aktive als auch die passive Komponente der Förderwirkung der Gegenlauffläche erfassen können. Für die aktive Komponente wird ein einfaches Modell auf der Basis manuell eingebrachter Strukturen vorgestellt. Solange ein geeigneter Oberflächenkennwert, wie beispielsweise der in dieser Arbeit vorgeschlagene Kennwert SRWDR, noch nicht nur Verfügung steht, müssen alternative Bearbeitungsverfahren zum drallfreien Schleifen hinsichtlich der erzeugten Struktur auf der Welle genau betrachtet werden. In den Fällen, in denen das drallfreie Schleifen durch ein anderes Verfahren erfolgreich ersetzt wurde, sind die Fertigungs-Prozessparameter ein wichtiges Kriterium zur Sicherstellung der Oberflächenqualität.