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antriebstechnik 1-2/2019

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KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Clevere Lippe Dichtungskonzept für fett- und ölgeschmierte Hauptlager Windkraftanlagen sind extremen Belastungen ausgesetzt und stellen hohe Anforderungen an sämtliche Bauteile. Eine große Herausforderung, insbesondere für die Dichtungen des Hauptlagers der Rotorwelle. Für den langlebigen und sicheren Einsatz unter diesen Bedingungen wurden Dichtungskonzepte für fett- oder ölgeschmierte Hauptlager entwickelt. Dr. Kristian Müller-Niehuus ist Director Engineering Heavy Industry bei Freudenberg Sealing Technologies GmbH in Hamburg A bgestimmt auf die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Windkraftanlage, insbesondere auch im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Einbauraum, bestehen die einzelnen Dichtungslösungen von Freudenberg Sealing Technologies aus einer oder mehreren Dichtungskomponenten. Die Entwicklung für den herausforderndsten Bereich, die Abdichtung des Hauptlagers, ist die Einzeldichtung Merkel Radiamatic R 55. Es ist ein Wellendichtring für große Durchmesser bis zu 3,5 m zur Abdichtung fettgeschmierter Lager. Er basiert auf dem Typ R 35, der sich bereits seit 20 Jahren im Einsatz bewährt hat. Die Weiterentwicklung mit der Typenbezeichnung R 55 ist zusätzlich mit einer integrierten, funktional entkoppelten Abweiserlippe ausgestattet und somit für kompakte Einbauräume geeignet. Die ergänzende Abweiserlippe schützt vor Umwelteinflüssen und Verunreinigungen und sorgt dafür, dass die eigentliche Dichtlippe des Radialwellendichtrings ungestört die primäre Dichtfunktion übernehmen kann: Den wirkungsvollen Schutz gegen Austritt von Schmier- mittel aus dem Bereich des Hauptlagers über viele Jahre Betriebsdauer. Technisches Highlight ist die geringe Wechselwirkung von Dicht- und Abstreiferlippe selbst bei außermittigem Lauf der Welle von bis zu ± 1,6 mm. Damit liegen die Vorteile auf der Hand: Verlässliche Dichtfunktion und Verzicht auf den Einsatz und somit den Bauraum für eine zweite Dichtung, die üblicherweise die Primärdichtung und das Hauptlager vor Verunreinigungen schützt. Klassische Trennung bei Fettschmierung Die Aufteilung der Aufgaben eines Dichtsystems auf einzelne Elemente, die sich ausschließlich auf die ihnen zugewiesene Funktion konzentrieren können, ist bei vorhandenem Platz im Einbauraum die optimalste Dichtungslösung. Somit kommt neben dem Radialwellendichtring Merkel Radiamatic R 35 im Rahmen der FST-Systemlösungen der Abweiser Merkel Enviromatic EA zum Einsatz. Mit seiner klar definierten, robusten Abweiserlippe wirkt er in axialer Richtung. 32 antriebstechnik 1-2/2019

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Er kann einen Wellenversatz von bis zu ± 4 mm ausgleichen, wobei seine Lippenkante immer linienförmig in Berührung mit der Gegenlauffläche bleibt – ein Vorteil im Vergleich zu den sonst eingesetzten Standard V-Ringen, die mit ihrer lappenähnlichen Dichtlippe eher einen undefinierten Dienst leisten. Ölschmierung für maximale Performance 03 Der R55 hat eine zusätzliche, integrierte, funktional entkoppelte Abweiserlippe ... 01 Merkel Radiamatic R55: Wellendichtring für Durchmesser bis zu 3,5 m Im anspruchsvollen Getriebebau üblich, in der Windkraft im Kommen: Ölgeschmierte Lager und Komponenten. Die Vorteile sind offensichtlich: Das flüssige Schmiermittel kann kontrolliert an den Ort des Geschehens gebracht werden und lässt sich bei Bedarf kühlen oder reinigen. Für die hochbelasteten, teuren Rollenlager die bestmögliche Voraussetzung für einen langen, wartungsarmen Einsatz. Die Abdichtung solcher Lager ist ebenfalls Teil der Freudenberg Systemlösungen. Für einen verlässlichen Schutz gegen Austritt von Schmieröl ist i. d. R. die Doppelanordnung zweier Radialwellendichtringe sinnvoll. Die zweite, äußere Dichtung hat eine reine Back-up-Funk tion. Schmiermittel, üblicherweise Fett, von Zeit zu Zeit über eine zusätzliche Schmiernut nachgepumpt, gewährleistet, dass die Dichtung im normalen Betrieb nicht trocken läuft und vorzeitig verschleißt. Wie bei allen Dichtsystemen unter rauen Umgebungsbedingungen üblich, müssen sowohl das Lager als auch das Dichtsystem vor Verunreinigungen von außen geschützt werden. Idealerweise kommt auch hier der Abweiser Merkel Enviromatic EA zum Einsatz, ein langlebiger und verlässlicher Schutz. Bei beengten Platzverhältnissen lässt sich alternativ der Merkel Radiamatic R 55 mit integrierter Abweiserlippe als Sekundärdichtung einsetzen. Passender Werkstoff-Partner Die Entwicklung einer geeigneten Dichtungsgeometrie ist nur die halbe Miete. Eine Dichtung überzeugt erst in Kombination mit dem für die jeweilige Anwendung geeigneten Werkstoff. Die Materialentwickler von Freudenberg arbeiten kontinuierlich daran, Werkstoffe an die hohen Anforderungen von Windkraftanlagen hinsichtlich Abriebfestigkeit, Funktionssicherheit und Lebensdauer anzupassen. Mit der Ventoguard- Familie – Werkstoffe auf Basis von Nitril- Butadien-Kautschuk (NBR), Fluorkarbin- Kautschuk (FKM), Ethylen-Propylen-Dien- 04 ... die das Hauptlager wirkungsvoll gegen Verunreinigungen und Umwelteinflüssen schützt 02 Die Neuentwicklung R 55 weist eine geringe Wechselwirkung von Dicht- und Abstreiferlippe, selbst bei außermittigem Lauf der Welle, auf Kautschuk (EPDM) und hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR) – stehen verlässliche Hochleistungs-Werkstoffe als Idealpartner für die Windindustrie zur Verfügung. Der Typ Ventoguard 467, ein HNBR, ist bspw. für Temperaturen von – 40 bis + 80 °C geeignet. Gleichzeitig überzeugt dieser Werkstoff durch maximale Verschleißfestigkeit und vor allem durch seine Beständigkeit gegen UV-Licht und Ozon. Das sind wichtige Voraussetzungen, um die in der Windkraft geforderte Lebensdauer von bis zu 20 Jahren erfüllen zu können. Daher kommt bei Dichtungen, wie der Merkel Radiamatic R 35/R 55 oder beim Enviromatic Abweiser dieser leistungsfähige Werkstoff zum Einsatz. Material- und Designkompetenz Praxistests sind bei Dichtungen dieser Baugrößen nur begrenzt möglich und können zudem die geforderte lange Lebensdauer nicht abbilden. Aus diesem Grund hat Freudenberg computergestützte Testverfahren entwickelt, mithilfe derer sich tatsächliche Belastungen auf Lager und Dichtungen verlässlich simulieren lassen. Das Computer Aided Engineering (CAE) ermöglicht es auf Basis der Werkstoffdaten und Testergebnisse Dichtungslösungen zu entwickeln, die auf die jeweilige Anwendung optimiert sind. Damit können Dichtungen exakt auf kundenspezifische Anforderungen ausgerichtet werden. Hierfür arbeitet das Entwicklerteam während der Designphase eng mit dem Kunden zusammen. Fotos: Freudenberg Sealing Technologies www.fst.com antriebstechnik 1-2/2019 33

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