Seventomatic - neue Großdichtung von Freudenberg für fettgeschmierte Hauptlager in Windkraftanlagen

Freudenberg Sealing Technologies hat eine neue Dichtung entwickelt, die eine Leckage fettgeschmierter Hauptlager bei großen Wellendurchmessern zuverlässig verhindert und auch starken Wellenschlag toleriert. Diese Dichtung stellt das Unternehmen auf der vom 26. – 28.11. stattfindenden Fachmesse und Conference WindEurope Offshore Conference in Kopenhagen in der Poster Session PO. 170 neben anderen spezifischen Offshore Produkten für die Offshore-Windbranche vor.

Zur Gewinnung sauberer Energie werden immer größere Windkraftanlagen eingesetzt. Das spart Material und Baukosten im Vergleich zur Errichtung mehrerer kleinerer Anlagen. Rotoren mit einem Durchmesser von 180 Meter sind daher heute keine Seltenheit mehr. Beim Betrieb derart großer Anlagen entstehen aber gewaltige Kräfte, die sich insbesondere auf Wälzlager und Hauptwellendichtungen auswirken. Daher ist es notwendig, die Dichtungskonzepte entsprechend anzupassen. Freudenberg Sealing Technologies ist es jetzt gelungen, eine Dichtung für fettgeschmierte Lager bei großen Wellendurchmessern zu entwickeln, die sowohl radial innen- als auch außendichtend eingesetzt werden kann und sogar starken Wellenschlag toleriert.

Herkömmliche Wellendichtungen, die Vorspannkräfte an der Dichtlippe mit Hilfe einer Wurmfeder erzeugen, kommen konstruktionsbedingt bei sehr großen Durchmessern an ihre Grenzen. Zudem lassen sich in dieser Bauweise radial außendichtende Lösungen schwer bis gar nicht realisieren. Die neue Wellendichtung „Seventomatic“ von Freudenberg Sealing Technologies für Wellendurchmesser ab 1,5 Meter und größer verwendet daher eine Mäanderfeder, um die nötigen Vorspannkräfte aufzubauen. Namensgebend ist das Design, das auf der Form der Zahl 7 basiert – ein langer Dichtschenkel wird mit dem statischen Teil der Dichtung über ein flexibles Gelenk verbunden. Herausragend an der neuen Konstruktion ist, dass sie konsistente Linienkräfte erzeugt und im Vergleich zu anderen Lösung gegenüber Wellenschlag unempfindlicher ist. Die Wellendichtung akzeptiert in der Standardgröße eine Auslenkung von ±4 Millimeter ohne Funktionseinbußen und zeigt sich daher auch äußerst gutmütig gegenüber Fertigungstoleranzen der Welle. Hergestellt wird sie aus hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR), einem Werkstoff der Ventoguard-Familie.

Die Grundform der Seventomatic basiert auf den bewährten Dichtungen für Tunnelbohrmaschinen von Freudenberg Sealing Technologies. Ziel der neuen Entwicklung war, das spezielle Design einer Dichtung für Tunnelbohrmaschinen mit den Vorteilen eines klassischen Radialwellendichtringes (RWDR) für die Hauptwelle des Rotors zu kombinieren. Dazu wurden umfangreiche Simulationen genutzt, um die Konstruktion eines robusten Designs schon im Vorfeld zu ermöglichen. Mit Hilfe der dabei gewonnenen Datensätze wurde ein mathematisches Modell erstellt, um das Verhalten der Dichtung hinsichtlich der Linienkraft und der maximalen Folgemöglichkeit bei Wellenschlag und Exzentrizität vorauszusagen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Robust-Design-Simulationen die Anforderungen und Bedingungen so umfangreich und gezielt abdecken, dass Anpassungen am realen Prototypen kaum mehr notwendig sind. So führten Lebensdauerversuche an Proben mit circa 15 Millionen Lastwechseln weder zu erkennbaren Schädigungen noch zu Einschränkungen der Funktionen. Weitere Untersuchungen betrafen Temperaturwechsel zwischen -30 und +100 °C sowie die Haltbarkeit bei Schwingungen von 8 Hz mit einer Amplitude von ±3 mm bei 110 °C. Außerdem wurden die Linienkräfte montierter Dichtungen nach 240 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur und +100 °C untersucht.

Die Ergebnisse zeigten, dass die neue Dichtung Seventomatic für Wellen ab 1,5 Meter Durchmesser in Windkraftanlagen das in den verbauten Wälzlagern verwendete Fett zuverlässig zurückhält, unempfindlich gegenüber statischer und dynamischer Exzentrizität ist und gleichzeitig eine konstante Linienkraft bietet. Damit unterstützt Freudenberg Sealing Technologies den Trend zu immer größeren Windkraftanlagen für die effiziente und verlässliche Gewinnung sauberer Energie.