Browsing by Author "Nißler, Ulrich"

Now showing 1 - 1 of 1

Open Access
Dichtheit von Hydraulikstangendichtringen aus Polyurethan : Einfluss von Geometrieveränderungen an PU-Nutringen auf deren Dichtverhalten und Vergleich verschiedener Dichtheitsbewertungen
(2015) Nißler, Ulrich; Haas, Werner (Prof. Dr.-Ing.)
Hydraulikzylinder sind ein wichtiger Bestandteil moderner Maschinen, die eine große Kraftentfaltung bei kleinem Bauraum bieten. Diese werden schon seit Jahrzehnten eingesetzt und es wurde schon viel geforscht um sie zu verbessern. Trotzdem ist es auch heute noch eine Herausforderung, Leckage zu minimieren bzw. ganz zu vermeiden. In der vorliegenden Arbeit wurden daher die Veränderung der Leckage und die Veränderung der Dichtringgeometrie von PU-Nutringen in Langzeitexperimenten untersucht. Mittels FEM wurden verschiedene Querschnittsprofile von PU-Nutringen betrachtet, variiert wurde der Radius an der Dichtkante und eine zweite, flache Kante auf der Luftseite der Dichtlippe. Teilweise wurden reale Dichtringe mit diesen Profilen über große Distanzen getestet. Dabei wurde die Dichtgüte mit Leckagemessungen und Förderwertbestimmungen überwacht und die absolute Schmierfilmdicke wurde am gesamten Umfang mittels Ellipsometrie gemessen. Dichtringe mit anfänglich scharfer Dichtkante bildeten im Laufe des Versuchs einen kleinen Radius an der Dichtkante, Leckage trat bis ca. 300 km Laufstrecke auf, danach nicht mehr. FEM-Betrachtungen zeigten ebenfalls eine bessere Dichtwirkung bei Dichtringen mit einem Radius an der Dichtkante. Dagegen leckten Dichtringe, die vor Versuchsbeginn mit einem Radius an der Dichtkante versehen wurden. Bei den Dichtringen mit zweiter, flacher Kante auf der Luftseite der Dichtlippe konnte ein druckgesteuerter „Kippeffekt“ erzielt werden. Dadurch sollte vor allem im Differentialbetrieb eine hohe Dichtgüte möglich sein. Im Spritzguss hergestellte Dichtringe mit auf der Luftseite der Dichtlippe abgestochenen flache Fase, zeigten eine deutlich verbesserte Dichtwirkung im Differentialbetrieb, gedrehte Dichtringe nicht. Vergleiche zwischen den unterschiedlichen Methoden zur Beurteilung der Dichtgüte, ergaben teilweise sehr unterschiedliche Ergebnisse. Letztlich muss sich im konkreten Aufbau mit Abstreifer, Dichtringen und Führungen sowie entsprechender Betriebsbedingungen zeigen, ob ein Dichtsystem leckagefrei abdichtet. Bei den Langzeitversuchen trat zeitlich partiell Leckage auf. Zu Beginn des Versuchs wurde leckagefrei abgedichtet, danach folgte ein Bereich in dem die Dichtungen leckten um dann über lange Zeit hinweg wieder dicht zu sein. Neben den zeitlichen Unterschieden ergaben sich auch große Unterschiede am Umfang der Dichtung. Schmierfilmdickemessungen mit dem Ellipsometer zeigten, dass die Schmierfilmdicke am Stangenumfang teilweise sehr große Unterscheide aufweist. Beide Phänomene sind bisher nicht durch theoretische oder simulative Betrachtungen zu erklären. Die Dichtringe mit flacher Kante auf der Luftseite der Dichtlippe sind eine Möglichkeit, durch druckgesteuerte Pressungsverläufe optimierte Dichtungen für Differentialbetrieb zu erhalten. Die mit dieser Arbeit erzielten Erkenntnisse können allerdings nur als Anfang gesehen werden. Hier sollte durch weitere Forschung eine praxistaugliche Dichtringauslegung erarbeitet werden. Die experimentellen Ergebnisse, insbesondere die Schmierfilmdickenmessung am Stangenumfang, werfen Fragen zu den tatsächlichen Vorgängen im Dichtspalt und zur simulativen Abbildung dieser Vorgänge auf. Daher werden auch weiterhin Versuche und Experimente für die Auslegung von Dichtungen unerlässlich sein.