Gehäusegestaltung im Abdichtbereich unter pulsierendem Innendruck

Abstract

Pulsierender Innendruck in Getriebekomponenten führt dazu, dass die Verschraubung zusätzlich gedehnt wird und somit die verspannten Teile entlastet werden. Dieser dynamische Vorgang wirkt sich hauptsächlich auf die Dichtung negativ aus. Sie wird in Bereichen niedriger Flächenpressung zusätzlich entlastet oder möglicherweise ausgetrieben. Gehäuseteile mit einer geringen Steifigkeit verformen sich verstärkt und es kommt hier zu Spaltbildungen und Klaffungen. Im Extremfall führt das zu innerer oder äußerer Leckage. Anwendungsfälle für Flachdichtungen innerhalb der Antriebstechnik, die mit pulsierendem Innendruck belastet werden, sind hydraulische Steuerungen wie z.B. Steuerplatten von Automatgetrieben für Fahrzeuge sowie Pumpen für Nebenaggregate von Getrieben. Um sie oben beschriebene Problemstellung systematisch zu untersuchen, wurden am Institut für Maschinenelemente der Universität Stuttgart mehrere Prüfzellen für Innendruckuntersuchungen aufgebaut. Parallel dazu wurden Finite-Elemente-Berechnungen (FEM) durchgeführt. Die Erkenntnisse aus den experimentellen und theoretischen Untersuchungen wurden in einem Konstruktionskatalog mit Gestaltungshinweisen für eine betriebssichere Dichtverbindung unter Innendruckbelastung zusammengefasst. Ferner ist es gelungen den Konstruktionskatalog durch Nomogramme zu ergänzen. Mit diesen Diagrammen kann der Konstrukteur die benötigten Parameter für seine Dichtverbindung ausgehend von ein paar Startwerten graphisch auf einfache Weise ermitteln. Zukünftige Untersuchungen werden sich verstärkt auf die Untersuchung von Flüssigdichtmittel konzentrieren. Die Arbeit an diesem Projekt hat gezeigt, dass das Dicht- und Ausfallverhalten von Flüssigdichtungen deutliche Unterschiede aufweist, je nachdem ob es sich um ein anaerob aushärtendes, filmbildendes oder um ein Dichtmittel auf Silikonbasis handelt. Aktuell wird am Institut für Maschinenelemente der Universität Stuttgart ein Projekt im Rahmen der FVA zum Thema „Einsatzgrenzen von Flüssigdichtungen“ durchgeführt.

Pulsating interior pressure in transmission components leads to an additional extension of the screwing parts, thus producing relaxation of the parts involved. This dynamic process has basically a negative effect on the seal. This is why, in zones with low surface pressure, the seal will be relaxed and might even be expelled. Housing parts with low stiffness are increasingly deformed producing gaps and splitting, what in the worst case may lead to leakage. Cases for application of flat gaskets in the field of Driving Technology, that are loaded with pulsating interior pressure, are hydraulic controls, as, for instance, control plates for automatic automobile transmission, as well as pumps for secondary aggregates of gears. In order to carry through a systematic examination of this problem, several test cells for interior pressure tests were installed, at the Institute for Machine Elements of Stuttgart University. At the same time, Finite-Element-Calculations (FEM) were realised. The findings from the experimental and theoretic examinations are summarised in a catalogue for engineering and design recommendations to ensure a safe operation of seal connections under interior pressure. The design catalogue was supplemented by so-called nomograms. With these diagrams the designer can determine with only some starting values, graphically and, in a simple way, the required parameters of his desired seal connection. Future examinations will be focussed more thoroughly on tests of liquid seals. Work at this project has shown, that sealing and failure behaviours of liquid seals manifest noticeable differences, depending on the fact, whether one has to do with an anaerobically hardened, film-forming medium, or, if we deal with a silicone-based medium. Presently, a project is conducted within the scope of FVA (Research Projects) with the topic „Limits of Application of Liquid Seals“ at the Institute for Machine Components of University Stuttgart.