16.01.1998 - Technik
Neuer Härtetest für keramische Dichtungen
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik (IWM) in Freiburg haben neue Tests und Verfahren entwickelt, um keramische Gleitringdichtungen zu optimieren. Zusammen mit dem Dichtungshersteller Burgmann und dem Keramikhersteller Elektroschmelzwerk Kempten konnten so keramische Gleitringdichtungen weiterentwickelt werden. Solche Dichtungen werden in verschiedenen Pumpen eingesetzt, die hohen Anforderungen und Belastungen genügen müssen. So werden Gleitringdichtungen zum Beispiel in Pumpen eingesetzt, die Schlamm in Kläranlagen umwälzen. Andere Anforderungen werden an Pumpen gestellt, die ätzende oder heiße Flüssigkeiten transportieren. Die Gleitringdichtungen stellen dabei sicher, daß die geförderten Substanzen nicht ausströmen und so andere Bauteile der Pumpe oder die Umgebung in Mitleidenschaft ziehen.
Die Ingenieure des IWM führen an den Dichtungen Verschleißtests mit einem sogenannten Hochleistungstribometer durch. Ein solches Tribomter besteht aus einem stehendem Teil und einem rotierendem Teil, auf das die zu untersuchenden Dichtungen aufgesetzt werden. Die Dichtung wird mit einer Spindel angetrieben, so daß Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Meter pro Sekunde resultieren. Durch zusätzlichen Druck, von in der Regel einem Megapascal, entstehen Bedingungen, die den Einsatz der Dichtungen in Pumpen simulieren. Mit den gewonnen Daten kann dann, je nach Einsatzgebiet, das optimale Dichtungsmaterial mit der besten Oberflächenstruktur bestimmt werden.
Keramische Gleitringdichtungen sind gegenüber den meisten Säuren und Lösungsmitteln resistent, zusätzlich sind sie sehr hart. Daher halten sie länger als Dichtungen aus anderem Material. Besonders haltbar sind sie, wenn ihre Oberfläche Mikrostrukturen mit kleinen Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Diese Mikrostrukturen haben in der Regel Längen beziehungsweise Durchmesser von 20 bis 100 Mikrometer und eine Tiefe von 100 Mikrometer. Durch die Mikrostrukturen, die mit hoher Genauigkeit durch Laser erzeugt werden, kann sich ein Flüssigkeitsfilm zwischen den Dichtungen bilden, der die Reibung verringert, und diese Dichtungen sehr viel langsamer verschleißen läßt. Ein weiterer Vorteil ist, daß damit ausgerüstete Pumpen schneller laufen können und einem größeren Druck standhalten.
Hans-Gerrit Plessen, Martin Zimmermann, IWM
Die Ingenieure des IWM führen an den Dichtungen Verschleißtests mit einem sogenannten Hochleistungstribometer durch. Ein solches Tribomter besteht aus einem stehendem Teil und einem rotierendem Teil, auf das die zu untersuchenden Dichtungen aufgesetzt werden. Die Dichtung wird mit einer Spindel angetrieben, so daß Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Meter pro Sekunde resultieren. Durch zusätzlichen Druck, von in der Regel einem Megapascal, entstehen Bedingungen, die den Einsatz der Dichtungen in Pumpen simulieren. Mit den gewonnen Daten kann dann, je nach Einsatzgebiet, das optimale Dichtungsmaterial mit der besten Oberflächenstruktur bestimmt werden.
Keramische Gleitringdichtungen sind gegenüber den meisten Säuren und Lösungsmitteln resistent, zusätzlich sind sie sehr hart. Daher halten sie länger als Dichtungen aus anderem Material. Besonders haltbar sind sie, wenn ihre Oberfläche Mikrostrukturen mit kleinen Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Diese Mikrostrukturen haben in der Regel Längen beziehungsweise Durchmesser von 20 bis 100 Mikrometer und eine Tiefe von 100 Mikrometer. Durch die Mikrostrukturen, die mit hoher Genauigkeit durch Laser erzeugt werden, kann sich ein Flüssigkeitsfilm zwischen den Dichtungen bilden, der die Reibung verringert, und diese Dichtungen sehr viel langsamer verschleißen läßt. Ein weiterer Vorteil ist, daß damit ausgerüstete Pumpen schneller laufen können und einem größeren Druck standhalten.
Hans-Gerrit Plessen, Martin Zimmermann, IWM