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O+P Fluidtechnik 1-2/2016

O+P Fluidtechnik 1-2/2016

DICHTUNGEN REIBUNGSLOS

DICHTUNGEN REIBUNGSLOS ABDICHTEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN FR200, Produkt jahrelanger Forschung, entstanden aus einer Kombination von Entwicklung, Design und Versuchen, erfüllt alle Anforderungen, die von einer modernen Stangendichtung erwartet werden. Das 500-Mitarbeiter-starke Unternehmen Kastas hat seinen Haupt- und Produktionsstandort in Izmir, Türkei. Mit dem Standort in Deutschland und mit Hilfe weiterer Vertriebs- und Handelspartnern überall auf der Welt ist das Unternehmen in der Lage höchste Qualitäts- und Serviceansprüche zu erfüllen. Diese erfüllt auch die neuentwickelte Stangendichtung FR200. Bei ihr handelt es sich um eine neue Generation Stangendichtung, die verschiedene Eigenschaften in einem Design verbindet. Das Hauptaugenmerk legte der Hersteller Kastas auf die geringe Reibung. Mit der besonderen Profil- und Dichtlippengeometrie wird im Vergleich mit anderen Stangendichtungen eine viel niedrigere Reibung erreicht. Andererseits wird die sehr gute Dicht wirkung der FR200 nicht beeinträchtigt. Zudem wird eine zuverlässige Druckentlastungsfunktion sichergestellt. Seit einiger Zeit hat sich der Trend entwickelt, bei dem Forschung und Design im Schwerpunkt der Fluid- und Antriebstechnik liegen. Weil umweltfreundliche Medien immer beliebter werden, legen Entwickler ihren Fokus darauf, ihre Systeme effizienter zu machen und Verluste zu reduzieren. Der Hydraulikmarkt verlangt reibungsoptimierte Dichtungen mit hoher Dichtwirkung und langer Lebensdauer. Diese Anforderungen sind eine Herausforderung für die Dichtungshersteller; ■ Die Dichtwirkung kann durch Erhöhung der Kontaktkraft zwischen Dichtelement und Kolbenstange/Zylinderbohrung verbessert werden; eine Erhöhung der Kontaktkraft bedeutet jedoch größeren Verschleiß des Dichtelementes und höheren Energiebedarf des Hydrauliksystems. 66 O+P – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/2016

DICHTUNGEN ■ Die Reibkraft kann durch verkleinern der Kontaktfläche oder der Kontaktkraft zwischen Dichtung und Kolbenstange/Zylinderbohrung reduziert werden; eine Reduzierung der Kontaktfläche oder der Kontaktkraft führt jedoch zu einer Verschlechterung der Dichtfunktion. An der Entwicklung und Auslegung der FR200 hat ein Team von erfahrenen Ingenieuren mehr als 2 Jahre gearbeitet. Nachdem das Marketing die Anforderungen und Erwartungen definiert hat, wurden mehrere Alternativen seitens der Forschungs- und Entwicklungsabteilung vorgestellt. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Verhalten aller alternativen Designs mittels erweiterter FEM-Software unter verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht. Das Design mit dem besten Ergebnis aus allen drei Vorgaben wurde ausgewählt und ein intensiver Designoptimierungs prozess zur Verringerung der Reibung und zur Verbesserung der Dichtfunktion begann. FEA-Software (Marc-Mentat) wurde verwendet, um die zu erwartende Deformation und die Reibkraft, die durch das Dichtelement verursacht werden, zu berechnen. Ein Vergleich der Deformation bei 0 bar und 100 bar Druck zwischen einem vergleichbaren Nutring und der FR200 ist in Bild 01 dargestellt. Parallel hierzu arbeitete die Werkzeugkonstruktion an der Entwicklung eines zuverlässigen und effizienten Werkzeugdesigns, um eine reibungslose und langfristige Produktion zu gewährleisten. Neben mehreren Prototypen wurden acht Monate nach dem Start die ersten Prüfmuster produziert. Dann durchlief die FR200 für mehr als ein Jahr intensive dynamische und statische Tests auf den Kastas­ Prüfständen. Nach einer absolvierten Strecke von 1 600 km im Prüfzentrum und zwischenzeitlich durchgeführten Produktoptimierungen, war die FR200 bereit für Feldtests. Die folgenden vier Monate wurde die Dichtung mit zwei ebenfalls reibungsreduzierten Wettbewerbsdichtungen verglichen, d. h. intern und extern im Feld geprüft, um Reibung, Leckage, Rückfördervermögen und Vorspannungsverlust zu beobachten. Im Vergleich mit Standard-Nutringen erzeugt die FR200 eine um bis zu 57 % niedrigere Reibkraft bei unterschiedlichen Drücken und perfekter Dichtwirkung. Geringere Reibkraft führt zu höherer Energieeffizienz und längerer Lebensdauer des Hydrauliksystems. Anhand interner Vergleichstests bietet die FR200 sowohl eine niedrigere Reibung als auch eine bessere Dichtwirkung im Vergleich mit gleichartigen Dichtungen. Darüber hinaus ist ihre Druck­ Größte Kontaktspannung Kleinste Kontaktspannung Icase 1 Contact Normal Stress Icase 1 Contact Normal Stress 01 Vergleich eines Nutringes mit zweiter Dichtkante und des FR200 Designs bei 0 bar – 160 bar O+P – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/2016 67

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