Während der Gestaltung einer Lagerung begleitet euch immer wieder das Thema der Abdichtung. Im Folgenden wird es sowohl um inkorporierte als auch um externe Dichtungskonzepte gehen. Beide werden eingesetzt, um den Austritt von Schmierstoff (Fett) zu unterbinden und zugleich den Eintritt von Verunreinigungen (wie Staub und Wasser) in das Wälzlager zu verhindern.
Dichtungsvarianten bei Wälzlagern
Inkorporierte Dichtungen sind in den Korpus des Wälzlagers integriert und in den Innen- respektive Außenring eingepresst. Vornehmlich kommen inkorporierte Dichtungen bei Rillenkugellagern zum Einsatz. Externe Dichtungen müssen hingegen bei der Konstruktion geplant werden. Sie finden bei Baureihen Verwendung, bei denen keine inkorporierte Dichtung vorgesehen ist (überwiegend bei Rollenlager-Baureihen) oder, wenn eine inkorporierte Dichtung nicht ausreicht und das Lager trotzdem geschützt werden muss. Die Funktionen von inkorporierten und externen Dichtungen sind identisch.
Bei der Wahl der Dichtung sollten bestimmte Faktoren Berücksichtigung finden. Dazu zählen die Art des Schmiermittels, die Umfangsgeschwindigkeit der Dichtung, Passfehler der Welle, räumliche Begrenzungen, die Dichtungsreibung und die sich einstellende Wärmezunahme. Auch das Dichtungsmaterial spielt bei der Wahl der Dichtung eine wichtige Rolle. Zu beachten sind selbstverständlich auch die anfallenden Kosten.
Inkorporierte Dichtungen
Die inkorporierten Dichtungen lassen sich in verschiedene Ausführungen unterteilen, in diesem Abschnitt werden einige von ihnen detaillierter definiert. Alle Dichtungen, die im Folgenden angeführt werden, dienen einem beidseitigen Staubschutz und beidseitiger Abdichtung. Als zentrale inkorporierte Dichtungen lassen sich beim Wälzlagerhersteller NTN die Dichtungen ZZ, LLB, LLU und LLH (mit geringem Reibmoment) nennen.
| Type, Bezeichnung | Ausführung mit Staubschutzdeckel | Ausführung mit Dichtung | ||||||||||||
| Berührungsfreie Deckel ZZ | Berührungsfreie Dichtung LLB | Kontaktdichtung LLU | Kontaktdichtung LLH mit geringem Reibmoment | |||||||||||
| Design |  |  |  |  | ||||||||||
| Metallblechdeckel wird in Außenringnut verstemmt; im Innenring verläuft eine V-Nut mit einem Labyrinth-Spalt | in den Außenring wird ein kautschuk-umspritztes Trägerblech eingeclipst; die Dichtlippe läuft nahe der inneren Flanke in der V-Nut, aber berührungslos | in den Außenring wird ein kautschuk-umspritztes Trägerblech eingeclipst; die innere Dichtlippe berührt an der inneren Flanke die V-Nut | das Grunddesign ist gleich wie LLU, aber die Überdeckung der inneren Dichtlippe ist reduziert; daraus resultiert ein geringeres Reibmoment | |||||||||||
| Leistungs-vergleich | Reib-moment | niedrig | niedrig | relativ hoch | relativ niedrig | |||||||||
| Staub-dichtigkeit | sehr gut | besser als ZZ | hervorragend | viel besser als LLB | ||||||||||
| Wasser-dichtigkeit | schlecht | schlecht | sehr gut | sehr gut | ||||||||||
| Zulässig-keit hoher Dreh-zahlen | wie offene Type | wie offene Type | begrenzt durch Umfangsge-schwindigkeit | höher als LLU | ||||||||||
| Zulässiger Tempe-ratur-bereich | abhängig vom Schmiermittel | -25 °C ~ 120 °C | -25 °C ~ 110 °C | -25 °C ~ 120 °C | ||||||||||
Hier sind Beispiele für Abdichtungen bei Kugellagern und ihre Konstruktion und Eigenschaften abgebildet.
Externe Dichtungen
Externe Dichtungen sind anders als inkorporierte Dichtungen nicht in den Korpus des Wälzlagers integriert und müssen zusätzlich hinzugefügt werden. Sie lassen sich in zwei Arten unterteilen, und zwar in berührungsfreie Dichtungen sowie Kontaktdichtungen.
Berührungsfreie Dichtungen
Das wichtigste Merkmal der berührungsfreien Dichtungen ist, dass bei dieser Variante ein kleiner Spalt zwischen der Dichtung und dem rotierenden Teil existiert. Dichtungen dieser Art sind für Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet, da keine hohe Dichtungsreibung entsteht. Zudem wird in alle verbleibenden Spalte in der Regel Öl bzw. Fett geschmiert, dies soll ein verbessertes Abdichtvermögen bewirken.
Beispiele berührungsfreier Dichtungen
Allgemein ist Schmierung – wie üblich mit Öl bzw. Fett – zwischen der Kontaktstelle von Dichtlippe und Innen- bzw. Außenring des Lagers unabdingbar. Bei Ölschmierungen sind geeignete Dichtungskonzepte erforderlich, die einen Ölaustritt im Betrieb ausschließen. Darüber hinaus sind in den folgenden Tabellen die wichtigsten Dichtungen, ihre Eigenschaften sowie weitere Kriterien für die Wahl der richtigen Dichtung zu finden.
| Berührungsfreie Dichtungen | ||
| Dichtungsaufbau | Bezeichnung | Dichtungseigenschaften, Auslegungskriterien |
 | Spaltdichtung |
|
 | Spaltdichtung mit Ölnuten (hier: Ölnuten auf der Gehäuseseite) |
|
 | Labyrinth-Dichtung (hier: axial) |
|
Relevante Beispiele für berührungsfreie Dichtungen sind die Spaltdichtung und die Labyrinth-Dichtung.
Labyrinth-Dichtung
Während die Spaltdichtung als einfachste Dichtungsvariante gilt, kann die Labyrinth-Dichtung als wichtigste berührungsfreie Dichtungsart betrachtet werden. Sie bietet ein Höchstmaß an Flexibilität in der Herstellung sowie eine sehr gute Dichtungsperformance und stellt darüber hinaus eine preiswerte Lösung bei der Dichtungswahl dar. Wie es für diese berührungsfreien Dichtungen typisch ist, können Labyrinth-Dichtungen je nach Konstruktion nahezu mit der Grenzdrehzahl des Wälzlagers bedient werden. Es gibt drei zentrale Typen der Labyrinth-Dichtung, dazu zählen eine axiale, eine radiale ebenso wie eine selbsteinstellende Variante. Selbsteinstellende Labyrinth-Dichtungen werden zum Beispiel bei Lagergehäusen verbaut.
Kontaktdichtungen
Kontaktdichtungen sind Dichtungen mit einer geformten Dichtlippe aus synthetischem Gummi, das gegen die Welle, das Gehäuse, den Innenring oder den Außenring abdichtet. Das Gummi ist dabei auf einen Blechträger aufvulkanisiert. Der große Pluspunkt von Kontaktdichtungen im Vergleich zu berührungsfreien Dichtungen betrifft das Abdichtvermögen, welches bei ihnen deutlich höher ist. Dennoch geht damit einher, dass Aspekte wie das Reibmoment sowie der Temperaturanstieg bei den Kontaktdichtungen ebenfalls erheblich höher sind. Weil die Dichtlippe der Kontaktdichtungen an der Welle schleift, ist die zulässige Umfangsgeschwindigkeit vom Dichtungstyp abhängig. Zudem muss die Dichtlippe vor der Montage leicht vorgefettet werden, damit diese in den ersten Minuten der Anwendung nicht trockenläuft bzw. verschleißt.
Dabei gibt es Hersteller, die sich darauf spezialisiert haben, verschiedene Dichtungskonzepte zu produzieren. Es gibt also Dichtungen aus diversen Werkstoffen (unter anderem Metall und Kunststoff) und in unterschiedlichsten Varianten, die individuelle Eigenschaften hinsichtlich Wärmevariabilität und Dichtungsperformance aufweisen.
Beispiele von Kontaktdichtungen
Alle in der Tabelle aufgelisteten Abdichtungen sind einerseits Beispiele für Kontaktdichtungen, zudem handelt es sich bei ihnen um externe Dichtungen. Die Welle sollte bei externen Dichtungen im Kontaktbereich der Dichtung übrigens drallfrei geschliffen werden, um einen Schmierstofftransport aus dem Lager nach außen zu vermeiden.
| Kontaktdichtungen | ||
| Dichtungsaufbau | Bezeichnung | Dichtungseigenschaften, Auslegungskriterien |
 | Z-Fettdichtung |
|
 | V-Ring Dichtung |
|
 | Radialwellendichtring (RWDR) |
|
 | Filzringdichtung |
|
Die Z-Fettdichtung, die V-Ring Dichtung, der Radialwellendichtring und die Filzringdichtung haben gemeinsam, dass diese zu den Kontaktdichtungen gehören.
Entlastungsbohrungen bei Kontaktdichtungen
Bei allen Kontaktdichtungen sollte eine Entlastungsbohrung gegeben sein, die den Druckausgleich zwischen dem Lager und der Lagerumgebung jederzeit gewährleistet. Diese muss so angebracht sein, dass kein Überdruck im Gehäuse existiert, der gegebenenfalls einen Schmierstoffaustritt zur Folge haben kann. Die Wahl der Entlastungsbohrung sollte der Einbaulage der Antriebseinheit Rechnung tragen, um Schmierstoffaustritt zu verhindern. Während des Lackiervorgangs muss sichergestellt sein, dass die Entlastungsbohrung nicht ungewollt geschlossen wird. Im Hinblick auf den Radialwellendichtring sollte die zulässige Umfangsgeschwindigkeit für den Dichtring beachtet werden. Darüber hinaus entscheidet die Einbaurichtung des Radialwellendichtrings über seine Funktion. Der Radialwellendichtring kann einerseits den Eintritt von externen Fremdkörpern oder andererseits den Austritt von Schmierstoff verhindern.
| Dichtung/Material | Zulässige Umfangsgeschwindigkeit m/s V(m/s)= (π×d(mm)×n(r/min))/(60 000) | Zulässige Temperatur | |
Radialwel- lendichtring (RWDR) | NBR | 16 oder weniger | -25 ~+120℃ |
| ACM | 26 oder weniger | -15 ~+150℃ | |
| FKM/ FPM | 32 oder weniger | -30 ~+200℃ | |
| Z-Fettdichtung | NBR | 6 oder weniger | -25 ~+120℃ |
| V-Ring | NBR | 40 oder weniger | -25 ~+120℃ |
In der Tabelle findet ihr Angaben zur zulässigen Drehzahl in Abhängigkeit von Material und Temperatur.
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