antriebstechnik 12/2016

FVA AKTUELL Auswirkung

FVA AKTUELL Auswirkung stochastischer Strukturen von Gegenlaufflächen auf Radialwellendichtringen Die Gegenlaufflächen von Radialwellendichtringen (RWDR) sollen laut Norm frei von jeglichen Fehlstellen wie Dellen, Kratzern, Rissen oder Rost sein. Dieser Forderung nach Fehlerfreiheit können industrielle Fertigungsverfahren oder Montageprozesse nicht immer gerecht werden. Im Regelfall werden auch minimale Störungen auf der Oberfläche als Ausschusskriterium verwendet, sodass unnötig Kosten entstehen. Um in Zukunft dynamische Dichtstellen wirtschaftlicher herstellen zu können, sind Informa- Forschungsvorhaben tionen über Grenzwerte stochastisch FVA 706 I auftretender Fehlstellen von hoher IGF-Nr. 17812 N Bedeutung. In diesem Forschungsvorhaben wurden die Erkenntnisse über kritische Fehlstellen in Form von Dellen und Kratzern erweitert. In als drallfrei identifizierte Gegenlaufflächen wurden sowohl Dellen- als auch Kratzerschäden definierter Geometrie und Ausrichtung eingebracht und in Leckageversuchen kritische Fehlstellen identifiziert. Der Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens lag auf der Untersuchung kritischer Kratzerschäden. Dazu wurden Kratzer unterschiedlicher Tiefe (3 µm–24 µm), Orientierung (10°–70°) und Anzahl (1 100 Stück) mittels Laser in die Gegenlaufflächen eingebracht und auf Dichtheit überprüft. Es wurden sowohl Standard-RWDR ohne Rückförderhilfen als auch alternative Dichtungsbauformen auf ihr Schadenskompensationsvermögen hin untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass sowohl die Tiefe, die Orientierung als auch die Anzahl von Kratzern innerhalb des Dichtkontakts einen erheblichen Einfluss auf die Dichtheit des Dichtsystems haben können. Je nach Relativbewegung des Schadens gegenüber der Dichtkante wird Fluid von der Öl- zur Luftseite gefördert oder umgekehrt. Mit steigendem Kratzerwinkel gegenüber der Wellenachse und größerer Tiefe nimmt bei entsprechender Drehrichtung die Tendenz zur zu einem Ausfall des Dichtsystems führen, was den Einfluss der Kratzeranzahl unterstreicht. Eine weitere wichtige Erkenntnis stellt die Tatsache dar, dass bereits eine geringe Anzahl an Kratzern (50 Kratzer) mit Tiefen im Bereich der Oberflächenrauheit (3 μm), in Kombination mit einem Standard-RWDR, zu einer massiven Leckage und damit zum Ausfall des Dichtsystems führen kann. Der Einsatz alternativer Dichtungsbauformen stellte sich nur bedingt als zielführend heraus. So zeigten einige Bauformen mit zusätzlichen Rückförderstrukturen eine höhere Empfindlichkeit auf Kratzerschäden als der Standard-RWDR ohne Förderhilfen. Zur theoretischen Abschätzung der kratzerbedingten Leckage wurde eine CFD-Simulation der Fluidströmung durch den Kratzer im Dichtkontakt ausgeführt. Durch die Überlagerung (Superposition) der gemessenen RWDR-Rückförderrate auf ungeschädigten und der Leckagerate auf schadhaften Gegenlaufflächen wurde die Förderrate der Kratzer abgeschätzt und mit den Simulationsergebnissen verglichen. Das IGF-Vorhaben 17812 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: Dipl.-Ing. Mark Matus, Leibniz Uni Hannover Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) Kontakt: Peter Exner (FVA) Tel.: 069/6603-1610 Bei schnell rotierendem Gehäuse betriebssicher abdichten Forschungsvorhaben FVA 684 I IGF-Nr. 17297 N Im FVA Forschungsvorhaben 684 – „Rotierende Gehäuse“ wurde der Einfluss der Zentrifugalkraft auf das RWDR-Dichtsystem systematisch untersucht. In der Regel werden RWDR in ein nicht rotierendes Gehäuse montiert, während die abzudichtenden, aus dem Gehäuse austretenden Maschinenteile eine Drehbewegung ausführen. Abgesehen von diesem Standardfall existieren aber auch Anwendungen, bei denen das Gehäuse selbst rotiert. Dies ist z. B bei Radnaben, Überlagerungsgetrieben oder Zentrifugen der Fall. Mit dem Gehäuse rotiert auch der Dichtring und es wirkt eine radial nach außen gerichtete Fliehkraft auf das Dichtsystem. Die wirkende Fliehkraft kann zu einer Aufweitung der Dichtlippe führen, was bei komplettem Kontaktverlust zwischen Dichtung und Gegenlauffläche Leckage oder Kontamination des abzudichtenden Raumes verursachen kann. In diesem Forschungsvorhaben wurden verschiedene RWDR-Bauformen unterschiedlicher Baugröße hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens in der Anwendung „rotierendes Gehäuse“ analysiert sowie die Wissenslücken fliehkraftbeanspruchter Dichtsysteme für die Eignung der einzelnen Bauformen für diesen Anwendungsfall systematisch aufgearbeitet. Im Fokus standen hierbei die Entwicklung der Radialkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl und die Ermittlung der kritischen Abhebedrehzahlen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Des Weiteren wurden in der Praxis häufig eingesetzte Anpassungen der Dichtringe hinterfragt und in die Untersuchungen mit einbezogen. Es zeigte sich, dass ausgehend von standardisierten statischen Radialkraftmessungen die kritischen Drehzahlen durch einen analytischen Berechnungsansatz abgeschätzt werden können. Die Differenzierung zwischen den Radialkraftanteilen der Schraubenzugfeder und des Elastomers ermöglicht fortan eine verbesserte Auswahl der Dichtringe, da die Drehzahlen zur Kompensation der Radialkräfte getrennt voneinander betrachtet werden können. Der entscheidende Parameter für die Abschätzung der kritischen Drehzahlen ist die Dichtlippengeometrie bzw. die Länge der Dichtlippenmembran, weil eine ausgeprägte Membran das Abheben der Dichtlippe begünstigt. Es zeigte sich außerdem, dass die Dichtungsperipherie und die dadurch bedingte Ölverteilung im rotierenden Gehäuse einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die kritischen Drehzahlen rotierender Dichtungen haben. Das IGF-Vorhaben 17297 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: Dipl.-Ing. Veith Pelzer, Leibniz Uni Hannover Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) Kontakt: Peter Exner (FVA) Tel.: 069/6603-1610 Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de 6 antriebstechnik 12/2016

Attocube bekommt neuen Firmensitz MAGAZIN Der Spezialist für Sensorik und Nanotechnologie Attocube zieht von der Münchner Innenstadt ins Haarer Dreieck vor den Toren der Stadt. Der Mutterkonzern Wittenstein investiert 20 Mio. EUR in den neuen Firmensitz, der bis Mitte 2018 fertig sein soll. In das Gebäude soll auch die Nanotechnologie-Firma Neaspec ziehen, die ebenfalls eine Wittenstein-Tochter ist. Der dreigeschossige Neubau erhält ein begrüntes Dach mit Terrassenfunktion. Einzelne Lamellen der Stahl-Glasfassade werden sich öffnen lassen und im Sommer für eine energieschonende Nachtauskühlung sorgen. Im Erdgeschoss sind ein Café mit Terrasse, Konferenzräume, ein Showroom und die Produktion vorgesehen. In den Obergeschossen wird die Entwicklung mit Laboren und Büros angesiedelt, die über Atrien untereinander und mit der Produktion vernetzt sind. Im Vorfeld hatte das Unternehmen seine Mitarbeiter zu Workshops eingeladen, in denen sie ihre Ideen für das neue Gebäude einbringen konnten. www.attocube.com Lenze-Gruppe mit stabiler Entwicklung Die Lenze-Gruppe hat sich 2015 auf hohem Niveau stabil weiterentwickelt. Trotz insgesamt schwieriger wirtschaftlicher Rahmenbedingungen und fehlender Impulse aus dem gesamtwirtschaftlichen und branchenspezifischen Umfeld konnte der Rekordumsatz des Power trifft Präzision: REINTJES Turbogetriebe Die Turbogetriebe der Baureihe RTG wurden speziell für den Einsatz in Turbinenantrieben für industrielle Anwendungen wie z. B. Kraftwerke entwickelt. Vorjahres im Geschäftsjahr 2015/2016 (1. Mai 2015 bis 30. April 2016) nochmals auf 646,4 Mio. EUR (Vorjahr: 634,1 Mio. EUR) gesteigert werden. Dies entspricht einem Wachstum von rund 2 %. Für das Geschäftsjahr 2016/2017 erwartet die Lenze-Gruppe angesichts der zahlreichen konjunkturellen Belastungen keine breite Verbesserung des wirtschaftlichen Umfelds. Die wirtschaftlichen und politischen Veränderungen in den regionalen Absatzmärkten werden sehr aufmerksam beobachtet, um zeitnah Maßnahmen zur Abwendung von Risiken oder zur Nutzung von Chancen einzuleiten. Unsere Erfahrung in der Fertigung von Verdichterradsätzen kommt auch bei den Turbogetrieben zum Tragen. Höchste Präzision, die bewährte REINTJES Qualität, ein effizientes Projektmanagement sowie ein optimales Preis-Leistungsverhältnis garantieren Ihre Zufriedenheit. Vertrauen Sie auf unsere jahrzehntelange Expertise in der Getriebetechnik -vertrauen Sie REINTJES! Auch für Ihre Anwendung fertigen wir das passende Turbogetriebe. REINTJES GmbH | Eugen-Reintjes-Straße 7 | D-31785 Hameln Tel. 0 51 51/104-0 | industry@reintjes-gears.de | www.reintjes-gears.de www.lenze.com Antriebstechnik_90x265_Dezember.indd 1 29.11.2016 14:25:14 REINTJES.indd 1 30.11.2016 09:44:09