Abdichtungslösungen für Industrielager

Lager müssen vor Schmierstoffverlust und Verunreinigungen geschützt werden, um zuverlässig zu arbeiten und lange zu halten. Traditionelle Kontaktöldichtungen schädigen oft Geräte. Kontaktfreie Lagerisolatoren lösen dieses Problem, indem sie sowohl Lager als auch Maschinen schützen.

Öldichtungen bleiben gängig, doch die Leistung eines Lagerisolators zu erreichen erfordert oft zwei oder drei Öldichtungen.

Frühe Lagerisolatoren kombinierten Metallteile mit einfachen Dichtkanälen und O-Ringen für statische Abdichtung. Moderne Einheiten sind präzisionsgefertigt, mit engen Toleranzen und komplexen Labyrinthwegen, die scharf abknicken.

Lagerausfälle werden oft durch Waschvorgänge, schlecht konstruierte Labyrinth-Ausschlussringe (LER) oder chemischen Angriff ausgelöst – Probleme, die Standard-Isolatoren effektiv mindern.

Während Größe und Temperatur Schlüsselfaktoren sind, müssen die Anwendung selbst, Medien, Druck, Geschwindigkeit und eventuelle Sonderanforderungen bekannt sein. Vollständige Applikationsdatenblätter einreichen und an unsere Ingenieure zur Prüfung senden, um sicherzustellen, dass alle relevanten Informationen erfasst werden.

Lagerisolator-Konstruktion

Branchenstandards grenzen das Feld geeigneter Isolatoren ein. Zum Beispiel verlangt das American Petroleum Institute nicht-funkenbildende Materialien für Isolatoren in Erdöl-, Schwerchemie- und Gassektoren.

Diese Anforderung wurde branchenübergreifend übernommen, was Bronze zum Material der Wahl macht. Wo Metallkonstruktion unnötig ist, können PTFE-Mischungen chemisch beständige Isolatoren für pharmazeutische und andere Anwendungen produzieren.

Standard-Isolatoren nutzen O-Ringe, die, wenn nicht richtig ausgewählt, der erste Ausfallpunkt unter chemischem Angriff oder extremen Temperaturen sind. Je nach Anwendung können PTFE-ummantelte FKM, AFLAS oder Silikon-O-Ringe statt des standardmäßigen braunen FKM spezifiziert werden.

Lagerisolatoren können herkömmliche Öldichtungen um bis zu siebenmal überdauern, Schmierstoff zurückhalten und Verunreinigungen blockieren. Moderne Designs bieten auch elektrische Abdichtungsfähigkeiten.

Elektroinduktionsmotoren, die von Pulsweitenmodulation (PWM) Frequenzumrichtern (VFDs) angetrieben werden, können mit 40 % niedrigerer Drehzahl betrieben werden und erhebliche Energieeinsparungen liefern.

Unkontrollierte Induktionsmotoren laufen auf einer ausgewogenen dreiphasigen Sinuswelle. VFDs liefern Energie in kontrollierten Impulsen – Rechteckwelle oder Sechsschritt-Spannung – und erzeugen kapazitiv gekoppelte Common-Mode-Spannung (CMV) auf der Welle.

Die CMV folgt dem Pfad geringsten Widerstands zur Erde, typischerweise durch die Lager. Ein dünner Ölfilm kann gegen diese Überspannung nicht isolieren, was zu Lichtbogen zwischen Innen- und Außenring führt – effektiv Punktschweißen. Das resultierende Elektroerosions-Beschädigung (EDM) verursacht Riefenbildung und Lagerausfall, oft hörbar als hochfrequentes Geräusch.

Wellenerdung

Um diesen Schaden zu verhindern, wurden leitfähige Bürsten in Lagerisolatoren integriert. Sie bieten einen niederohmigeren Pfad als die Lager und leiten Überspannung sicher zur Erde ab. Dies eliminiert CMV und stoppt EDM.

Zusätzliche dynamische Abdichtung kann am nicht-angetriebenen Ende des Motors durch Einbau eines traditionellen Isolators angewendet werden. Bei großen, hochleistungsfähigen Motoren zwingen isolierte Lager die Streuspannung durch die leitfähigen Bürsten.

Lager benötigen auch Schutz vor externer Verunreinigung. Im Bergbau, in der Stromerzeugung und in der Primärmetallproduktion können Lagerisolatoren bis zu drei Jahre halten, verglichen mit nur drei bis sechs Monaten für herkömmliche Kontaktlippdichtungen.

Filter für externe Verunreinigung

In extrem schmutzigen Umgebungen – wie Kohlemühlen und Grubenfahrzeugen – sind Luftfilter nun in Lagerisolatoren integriert. Zelliger Schaum blockiert Verunreinigungen am Eindringen in die Dichtwege; der Schaum ist in einer Nut montiert und leitet Schmutz zu einem Ablassport.

Geteilte Öldichtungen wurden lange bevorzugt, um Gerätedemontage zu vermeiden. Lagerisolatoren sind auch in geteilten Designs erhältlich, wobei Einschränkungen gelten: nichtmetallische, geflutete und hybride Isolatoren können aufgrund von Material- oder Applikationsbeschränkungen nicht geteilt werden.

Geflutete Anwendungen

Wenn der Schmierstoffstand den Ablassport übersteigt, sind traditionelle Isolatoren ungeeignet, da Schmierstoff durch Labyrinthwege fließt und austritt.

Ähnlich erzeugen unentlüftete Zwangsschmiersysteme Druckdifferenzen, die Schmierstoff durch das Labyrinth austreten lassen, genau wie bei gefluteten Bedingungen. Die Wege können keinen positiven oder negativen Druck halten.

Die Herausforderung wurde durch Hybrid-Dichtungen gelöst, die die Vorteile konventioneller Isolatoren mit flutetoleranter Leistung kombinieren. Diese Dichtungen können vollständig untergetaucht werden und halten Druck vergleichbar mit Allzweck-Öldichtungen.

Industrielle Abdichtung erfordert einen maßgeschneiderten Ansatz. Die Anpassung des richtigen Isolators an jede Anwendung erfordert gründliche Datenerfassung und Analyse. Obwohl zeitaufwändig, liefert diese Sorgfalt optimale Lösungen, die Lager schützen und die Gerätelebensdauer verlängern.

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Patrick Rhodes ist Anwendungsingenieur bei Garlock Sealing Technologies, Palmyra, NY.