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Mediendienst 1-1998 Thema 5
Stabil und dicht Keramische Dichtungen sind ideal für Pumpen, die aggressive Flüssigkeiten oder Klärschlamm transportieren. Fraunhofer-Forscher haben Härtetests und Verfahren entwickelt, um diese Dichtungen haltbarer und leitungsfähiger zu machen.
Pumpen sind unentbehrliche Werkzeuge im Alltag: Wasserpumpen saugen Schmutzwasser aus Waschmaschine oder Swimmingpool. Besonderen Belastungen sind Pumpen ausgesetzt, die in Kläranlagen Schlamm umwälzen oder ätzende und extrem heiße Flüssigkeiten durch chemische Anlagen transportieren. Die empfindlichsten Stellen in Pumpen sind Dichtungen. Sie sorgen dafür, daß die Fördermedien nicht aus der Pumpe austreten. Im Abwasser einer Kläranlage befinden sich Luftblasen und unzählige kleine Partikel, die wie Schleifpapier auf die Dichtung wirken. Auch die Dichtungen in den Pumpen der chemischen Industrie sind aus resistentem Material, sonst würden aggressive Medien sie in kürzester Zeit zersetzen.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg hat zusammen mit dem Dichtungshersteller F. Burgmann und dem Keramikhersteller Elektroschmelzwerk Kempten keramische Gleitringdichtungen weiterentwickelt. Keramikdichtungen sind äußerst hart und nutzen sich daher langsamer ab. Optimal sind solche Dichtungen, wenn ihre Oberfläche definierte Mikrostrukturen enthält, also kleine Erhebungen und Vertiefungen. So bildet sich ein Flüssigkeitsfilm zwischen den Oberflächen, und die Reibung wird deutlich vermindert. Allerdings ist die Oberflächenbearbeitung der keramischen Dichtungen schwierig. Um die Oberfläche einer Dichtung zu gestalten, wird mit Laserformabtragen eine präzise Mikrostruktur mit winzigen Erhebungen hergestellt. Dies verringert den Festkörperkontakt und damit die schädigende Reibung.
Die Ingenieure des IWM überlassen bei der Herstellung einer Dichtung nichts dem Zufall: Mit ihrem Hochleistungstribometer können sie messen, wie stark eine Dichtung beansprucht wird. Normalkraft, die Temperatur der durchlaufenden Flüssigkeit und die Drehgeschwindigkeit werden eingestellt. Anhand des Verschleißes finden die Forscher heraus, welches Material, welche Oberflächenstruktur oder Beschichtung sich für die Dichtung eignen. "Die Vorteile dieser verbesserten Oberflächen liegen darin", sagt Dipl.-Ing. Martin Zimmermann vom IWM, "daß die Dichtung und damit die Pumpen sehr viel langsamer verschleißen. Außerdem können sie schneller laufen und halten einem größeren Druck stand."
Weitere Informationen: Dipl.-Ing. Martin Zimmermann Telefon 07 61/51 42-2 08 Telefax 07 61/51 42-1 10 Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM Wöhlerstraße 11 D-79108 Freiburg email: mz@iwm.fhg.de (Bild vorhanden, Bezug über Redaktion)
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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