Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 4 - Maschinenwesen - Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen
Campus-Boulevard 30
52074 Aachen

22002900

01.04.2002

In der RW/TH Aachen / IFAS wurden zwei Prüfstände - ein Reibkraftprüfstand und ein Leckageprüfstand - konstruiert und aufgebaut, mit deren Hilfe alle für eine Dichtungsentwicklung relevanten Parameter (insbesondere Reibkraft und Druckverteilung zwischen Dichtung und Kolbenstange) untersucht wurden. In der Parker Hannifin GmbH wurde ein mathematisches Modell zur Beschreibung des Langzeitverhaltens von Stangendichtungen entwickelt, das in kommerziellen Software-Programmen implementiert wurde. Für derartige Berechnungs-Tools bietet das entwickelte Softwaremodul die Möglichkeit, alterungsrelevante Fragestellungen in die numerische Simulation des Dichtungsverhaltens einzubeziehen. Mit Hilfe des entwickelten Modells können die Eignung von Dichtungswerkstoffen beurteilt werden und Optimierungen von Kompaktdichtungen für biologisch schnell abbaubare Fluide vorgenommen werden. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen wurde in Zusammenarbeit der RW/TH Aachen und der Parker Hannifin GmbH ein Funktionsmuster einer Kompaktdichtung für biologisch schnell abbaubare Hydraulikflüssigkeiten entwickelt und es wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse dokumentieren ein sehr gutes Reibungs- und Leckageverhalten der Dichtung, wobei die Eigenschaften eines konventionellen Dichtsystems für Mineralöle teilweise übertroffen werden. Durch die im Verbundvorhaben erarbeiteten Grundlagen (Modellrechnungen) und durchgeführten Untersuchungen wird es möglich, komplexe Dichtsysteme für Mineralöle, die aus getrennter Hoch- und Niederdruckdichtung mit Tankrückführung bestehen, ohne Leistungsverlust durch ein einzelnes Kompaktdichtungselement für Bioöl zu ersetzen. Der Bauraum für Dichtungen wird dadurch reduziert und der Hydraulikschaltplan aufgrund der nicht mehr notwendigen Tankrückführung wesentlich vereinfacht.

Im Rahmen des Projekts werden die spezifischen Vorteile biologisch schnell abbaubarer Druckflüssigkeiten, wie z.B. die besseren Reibungseigenschaften im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, dazu genutzt, eine neue Stangendichtung für den Einsatz in diesen Druckflüssigkeiten zu entwickeln, die die gleichen technischen Eigenschaften wie ein aufwändiges und damit teures Dichtsystem für Mineralöl aufweist. Mit Hilfe von experimentellen und theoretischen Untersuchungen marktgängiger Dichtsysteme sowie neu entwickelter Prototypen werden Gestaltungsrichtlinien für eine reibungsminimierte Stangendichtung festgelegt. Hierzu sind ein Reibungs- und ein Leckageprüfstand zu entwickeln und zu bauen. Des weiteren sind FE-Modelle unter Berücksichtigung der Verhältnisse im Schmierspalt sowie des Werkstoffverhaltens zu bilden. Aufgrund der Substitution eines komlexen Dichtsystems durch eine einzelne Dichtung wird ein Wettbewerbsvorteil für Biofluide und damit eine breitere Marktakzeptanz erzielt, da die mit Biofluiden verbundenen höheren Kosten durch die günstigere Dichtung und die einfacheren Einbauräume kompensiert werden können. Somit kann der Anbau nachwachsender Rohstoffe gefördert werden.