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Dichtungslösungen für anspruchsvolle Umgebungen

Die neue Taconite-Dichtung von SKF bietet einen besseren Schutz für Lager in geteilten Stehlagergehäusen, die in rauen oder stark verschmutzten Umgebungen betrieben werden. In Verbindung mit einem geeigneten Lager und Gehäuse verlängert diese Dichtungs­lösung die Nutzungsdauer der Ausrüstung erheblich, optimiert deren Zuverlässigkeit und verringert nicht nur die Betriebs- und Instand­haltungskosten, sondern auch die Umweltbelastung.

Autoren:  
Darren Kenworthy, Manager Engineering Division, SKF Australien, Oakleigh, Melbourne;
Keith E Meyers, Global Industry Manager Mining, Mineral Processing & Cement, SKF USA, Lansdale Pennsylvania

Andere Industrien Andere Leistungen Dichtungen

Zusammenfassung

Seit den 1960er-Jahren spielt SKF eine Vorreiterrolle bei der Bekämpfung verschmutzungsbedingter vorzeitiger Lagerausfälle bei Maschinen und Anlagen, die im Bergbau und bei der Werkstoffverarbeitung eingesetzt werden. Nun ist eine neue Generation von SKF Taconite-Dichtungen erhältlich, die in Kombination mit neuartigen SKF Lösungen für diese Industriesegmente erhebliche Verbesserungen bietet und als Standardprodukt für Kunden weltweit just in time verfügbar ist.

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Taconite heavy-duty seals

Die neue SKF Taconite-Dichtung ist eine weltweit verfügbare Lösung für geteilte Stehlager­gehäuse für winkelbewegliche Lager­anwendungen in den Industriezweigen Bergbau, Mineral- und Metallverarbeitung, Zement, Schiffbau sowie Papier- und Zellstoff. In diesen Anwendungsfällen können ins Lager eindringende Verschmutzungen die Lagergebrauchs­dauer deutlich herabsetzen (Bild 1). Zu den speziellen Anwendungsgebieten von SKF Taconite-Dichtungen zählen Förderbandtrommeln, Ritzelgehäuse von Mahlwerken, Becherwerke, Hebezeuge/Winden, Vorgelegewellen, Pulverisatoren und einige Lüfter­anwendungen. Die neue Dichtungs­lösung von SKF erfüllt die Bedürfnisse dieser Industriebereiche nicht nur, sondern übertrifft sie sogar. Außerdem sorgt sie für eine höhere Produktivität und Profitabilität, mehr Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz und trägt zu einer Verringerung der Umweltbelastung bei.

Taconite-Dichtungen sind nach dem Takonit benannt, einem Eisenerz, das im Mesabi Range im US-Bundesstaat Minnesota abgebaut wird. Dieses invasive, stark abrasive Material drang durch die Dichtungen in die Lagergehäuse ein und führte sehr schnell zu Lagerausfällen. An der Lösung des Problems wird schon seit den 1960er-Jahren gearbeitet, und Ingenieure haben „Taconite-Dichtungen“ entwickelt, die das Eindringen von hartem, abrasivem Staub in feuchter Umgebung verhindern sollen.

Im Allgemeinen zeichnet sich eine Taconite-Dichtung durch eine Cartridge-Bauweise aus und passt in die Dichtungsnut eines geteilten Lagergehäuses. Sie besteht normalerweise aus einem Labyrinth, einer Filz-, Berührungs- oder V-Ringdichtung und einem fettgefüllten Raum. Die meisten Hersteller haben über die Jahre verschiedene Taconite-Dichtungsvarianten entwickelt, und da es keine Standardisierung gibt, sind diese Dichtungen verhältnismäßig teuer und recht unterschiedlich in ihrer Dichtwirkung.

Das Thema Abdichtung ist sehr wichtig, wenn es darum geht, die Nutzungsdauer von Lagern und die Zuverlässigkeit der Ausrüstung zu maximieren. Die wichtigsten Einflussfaktoren im Bergbau und in angrenzenden Branchen sind: Produktivität, Prozesseffizienz, Gesundheit und Sicherheit sowie Umweltschutz.

Bei SKF Australien hatte man erkannt, dass die Taconite-Dichtung ein neues, zeitgemäßes Design benötigte, um eine bessere Dichtwirkung bei geteilten Gehäusen in Industriebereichen zu erzielen, in denen es Anwendungen mit abrasivem Staub und/oder korrosiver bzw. Hochdruckreinigung gibt. Die nun vorliegende neue Dichtung eignet sich hervorragend als Barriere gegen Verunreinigungen und zeichnet sich durch geringere Instandhaltungskosten und einen reduzierten Fettverbrauch aus. Das Ergebnis ist ein Standardprodukt, das zu einer gesteigerten Produktivität, geringeren Umweltbelastung und verbesserten Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz beiträgt. Genauso wichtig ist allerdings auch die globale Produktverfügbarkeit, die sicherstellt, dass Kunden weltweit ihren Bedarf just in time decken können.

Die ultimative SKF
3-Barrieren-Lösung
SKF Taconite-Dichtungen sind Teil der sogenannten ultimativen SKF 3-Barrieren-Lösung (Bild 2) für in geteilte Gehäuse eingebaute Lager, die unter stark verschmutzten Betriebsbedingungen, wie sie oft in Bergbaubetrieben und anderen Industriezweigen anzutreffen sind, betrieben werden. Dieses Dichtungssystem besteht aus einem SKF Gehäuse mit SKF Taconite-Dichtungen, einer Fettbarriere und einem verbesserten abgedichteten SKF Explorer Pendelrollenlager. Dieser Lösungsansatz bietet die beste Dichtwirkung in verschmutzten und feuchten Betriebsumgebungen, wo davon ausgegangen werden kann, dass die Ausrüstung einer Hochdruckreinigung ausgesetzt ist.

In dieser Kombination stellt das SKF Gehäuse mit SKF Taconite-Dichtungen die erste Barriere dar, die das Eindringen von Verschmutzungen und Wasser verhindert. Der fettgefüllte Raum im Gehäusehohlraum bildet die zweite Barriere. Die dritte Barriere ist das verbesserte abgedichtete SKF Explorer Pendelrollenlager, das eine Verunreinigung während des Einbaus oder des Betriebs verhindert.

Technische Merkmale von SKF Taconite-Dichtungen
Die SKF Taconite-Dichtung ist im Grunde eine Hochleistungsdichtung mit mehrstufigem axialem Labyrinth in Cartridge-Bauweise (Bilder 3 und 4) zum Einbau in geteilte Lagergehäuse. Sie besitzt zwei Labyrinthringe, wovon einer umlaufend und der andere feststehend ist. Ferner besteht sie aus einem inneren reibungsarmen V-Ring und einer Fettspülvorrichtung. Indem der V-Ring gegen den feststehenden Labyrinthring abdichtet, sorgt er für eine effektive Fettspülung und verhindert das Eindringen von Verunreinigungen in das Gehäuse. Ein in die Bohrung eingesetzter O-Ring dichtet den umlaufenden Labyrinthring zur Welle hin ab und verhindert das Eindringen von Wasser und die Entstehung von Korrosion.

SKF Taconite-Dichtungen (Bild 4) besitzen an der Außenfläche des feststehenden Labyrinthrings eine umlaufende Nut, die den Einbau und die Ausrichtung erleichtert. Der umlaufende Labyrinthring wird über die Welle zum ­Gehäuse hin geschoben und an den feststehenden Ring gedrückt, bis seine innere Stirnseite auf die umlaufende Nut des feststehenden Labyrinthrings ausgerichtet ist. Anschließend werden die Gewindestifte am umlaufenden Labyrinthring sternförmig zur Welle festgedreht, damit der umlaufende Labyrinthring axial und konzentrisch festgesetzt ist. Dieser Dichtungsaufbau sorgt nicht nur für eine bessere Dichtwirkung im Vergleich zu den meisten vorhandenen Ausführungen, sondern erleichtert auch den Einbau und verringert die Gefahr einer Beschädigung der Wellenoberfläche.

Diese Dichtungen sind in vielen Abmessungen für Gehäuse mit unterschiedlichen Wellenmaßen erhältlich, und zwar standard­mäßig für metrische Wellen von 50 mm bis 450 mm ab sofort und für Zollwellen von 1 15/16 Zoll bis 18 Zoll etwas später in diesem Jahr. Auf Sonderbestellung sind auch größere Dichtungen lieferbar.

Ausführungen zum Einbau in die Gehäusenut und zum Anschrauben
Dichtungen zum Einbau in die Gehäusenut passen genau in die Dichtungsnut von geteilten SKF Gehäusen. Für den Einbau ­dieser Dichtungsausführung müssen keinerlei Veränderungen an den Gehäusen vorgenommen werden. Die Ausführung zum Anschrauben ist optional für große Gehäuse erhältlich. In diesem Fall muss das Gehäuse eine bearbeitete Ober­fläche besitzen, damit die Dichtung eingebaut werden kann. Bild 5 zeigt das Lieferangebot an SKF Taconite-Dichtungen und Bild 6 die dazugehörigen technischen Daten.

Fettfüllung und -spülung
Die SKF Taconite-Dichtung ist mit einem Schmiernippel ausgestattet, der dazu dient, das Labyrinth mit Fett zu spülen. Dabei werden Verunreinigungen aus dem Labyrinth herausgedrückt und das Eindringen von Verunreinigungen verhindert. Die Fettspülung der Dichtung kann entweder manuell mit einer Fettpresse (SKF System 24) oder einem automatischen SKF Schmiersystem erfolgen. Bei abgedichteten SKF Pendelrollen­lagern wird die Verwendung von SKF LGEP 2 Fett empfohlen, das bei dieser Lagerart bereits in der Fertigung zum Einsatz kommt. Beim Schmieren mit der SKF SYSTEM 24 ist das Fett LGWA 2 zu verwenden. In kundenseitigen Feldversuchen, beispielsweise bei Förderbandtrommeln, hat die SKF Taconite-Dichtung in Kombination mit den verbesserten abgedichteten SKF Explorer Pendelrollenlagern hinsichtlich Fettverbrauch, Instandhaltung und Betriebskosten Einsparungen von bis zu 60 Prozent erzielt. Neben den geringeren Kosten aufgrund des reduzierten Fettverbrauchs ergeben sich noch weitere Einsparungen durch geringere Entsorgungskosten und eine niedrigere Umweltbelastung.

Nachweislich gute Dichtwirkung
Bei Lösungen mit SKF Taconite-Dichtungen konnte die bessere Dichtwirkung dieser Dichtungen nachgewiesen werden. Ein Kunde bat SKF um Unterstützung bei Förderbandtrommellagern, die in Wettbewerbsgehäuse mit Taconite-Dichtungen eingebaut waren. Bei der Förderanlage, die zum Beladen von Schiffen mit Eisenerz eingesetzt wurde, traten aufgrund der Verschmutzung des Schmierstoffs Lagerausfälle auf. Der mittlere Ausfallabstand (MTBF = Mean Time Between Failures) der Lager betrug weniger als ein Jahr aufgrund der starken Verschmutzung des Schmierfetts im Inneren des Lagergehäuses mit Eisenpartikeln. Bei der Untersuchung des Schmier-fetts wurde ein Eisengehalt zwischen 5.000 und 14.000 ppm festgestellt. Als SKF Taconite-Dichtungen anstelle der ursprünglichen Dichtungen eingebaut wurden, ging die Verschmutzung drastisch auf lediglich 10 bis 60 ppm zurück, wobei sich die Lagergebrauchsdauer um fast das Vierfache und sogar über die erwartete Gebrauchsdauer des Trommelbelags, die mehr als vier Jahre beträgt, hinaus verlängerte.

In einer anderen Förderbandtrommel-Anwendung kam es zu vorzeitigen Lagerausfällen, wobei der MTBF rund 10 Monate betrug. Die Ausfälle der offenen Gelenk­lager wurden durch die extreme Verschmutzung des Lagerfetts verursacht. Als Lösung wurde die SKF 3-Barrieren-Lösung eingebaut. Durch diese Maßnahme erhöhte sich der MTBF auf über fünf Jahre.

Der Betreiber einer Goldmine stellte bei einer Feinmühle auf der Nichtantriebsseite der Lagerung ständig Lagerausfälle fest und ersetzte die Lager vorsorglich alle 15 Monate. Dies trieb die Instandhaltungskosten gewaltig in die Höhe. Im Mai 2012 wurde die ultimative SKF 3-Barrieren-Lösung eingebaut, die seither höchst zufriedenstellend funktioniert.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Entwicklung der neuen SKF Taconite-Dichtung in Verbindung mit der SKF 3-Barrieren-Lösung der verarbeitenden Industrie und dem Bergbau auf internationaler Ebene erhebliche Vorteile bietet. Es handelt sich dabei um ein standardisiertes Design mit kompakten Abmessungen, das leicht einbaubar ist und verbesserte technische Eigenschaften wie eine höhere Dichtwirkung und eine sehr gute Verlagerungsfähigkeit (Ausgleich von Wellenversatz) aufweist und gleichzeitig auch zu einer niedrigeren Umweltbelastung beiträgt.

Die ultimative SKF 3-Barrieren-Lösung mit integrierten SKF Taconite-Dichtungen für anspruchsvolle Umgebungen.Bild 1: Verunreinigung ist eine der Hauptursachen von Lagerausfällen. Daher sind gute Dichtungssysteme für die Zuverlässigkeit und Gebrauchsdauer der Ausrüstung sehr wichtig.Bild 2: Die SKF 3-Barrieren-Lösung. Bild 3: SKF Taconite-Dichtungen zum Einbau in die Gehäusenut. Bild 4: Merkmale und Eigenschaften von SKF Taconite-Dichtungen.  Bild 5: SKF Taconite-Dichtungen – Lieferangebot. Bild 6: SKF Taconite-Dichtungen – Technische Daten.   Förderbandtrommeln sind eine typische Anwendung für SKF Taconite-Dichtungen.

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