I Session 1: Introduction I Session 1: Einführung ... · Dr. Nick A. Peppiatt, Hallite Seals International Ltd., Hampton, Middlesex, U.K. The Influence of Cylinder Tube Surface Finish

11

Summaries Zusammenfassungen

I � Session 1: Introduction I � Session 1: Einführung

I 1

Dr.-rer. nat. Edgar Freitag, Dr. rer. nat. Jürgen Hieber, Merkel Freudenberg Fluidtechnic GmbH,Hamburg / SchwalmstadtDipl.-Ing. Guido Hohmann, Dr.-Ing. Rainer Weiß, Freudenberg Forschungsdienste KG, Weinheim

Influence of the Dynamic Material Proper-ties on the Behavior of Seals

Einfluss der dynamischen Materialeigen-schaften von TPE's auf das Bauteilverhal-ten von Nutringen

For the application of Polyurethane materials insealing technology, the specification of a single lowtemperature limit is not sufficient. To ensure a goodsealing function of dynamically loaded seals at lowtemperatures, the frequency as well as the tem-perature must be considered.Based on the measurement of the dynamic moduli,FEA calculations were performed, showing the in-fluences of load and frequency on the sealing func-tion at low temperatures for polyurethanes.The pressure loss occurring during the lifting of thesealing edge was measured at a system pressure of1 bar. The size of the gap and the time that it re-mains open, is a direct function of the temperatureand frequency.

Für den Einsatz von Polyurethanen muss zur Beur-teilung der Funktionssicherheit dynamisch be-lasteter Dichtungen die Belastungsfrequenzzusammen mit der Temperatur betrachtet werden.Ausgehend vom dynamischen Werkstoffverhaltenwurden mit FEM Berechnungen der Einfluss der Artder Belastung und der Belastungsfrequenz auf dasTieftemperaturverhalten von Nutringen aufgezeigt.Experimentell wurde das Öffnen der Dichtkante indi-rekt über den Druckabfall eines unter 1 bar stehen-den Druckbehälter gemessen. Unabhängig von dergewählten Untersuchungsmethode hat derneuentwickelte Polyurethanwerkstoff Typ B ein deut-lich um 20K besseres Temperatur-Frequenzverhal-ten.

I 2

Dr. Nick A. Peppiatt, Hallite Seals International Ltd., Hampton, Middlesex, U.K.

The Influence of Cylinder Tube SurfaceFinish on Reciprocating Seal Performance

Der Einfluss von Zylinderoberflächen aufdas Verhalten von Kolbendichtungen

The life of reciprocating seals is greatly influencedby the surface finish against which they run. Thispaper reviews the common methods of finishing hy-draulic cylinder tubes and assesses their affect onseal performance. The problems of using SSIDDOM or �smooth bore� tubes are highlighted.

Die Lebensdauer einer dynamischen Kolben-dichtung wird wesentlich von der Oberflächen-qualität der Gegenlauffläche beeinflusst. DieseAusarbeitung zeigt die herkömmlichen Methodender Oberflächenbearbeitung von Hydraulikzylinder-rohren und untersucht deren Einfluss auf die Per-formance der Dichtung. Im Mittelpunkt stehen dabeidie Probleme, die Oberflächen gezogener oderglattgezogener Rohre (SSID DOM) verursachenkönnen.

12

A � Session 2: Rotary Shaft Seals A � Session 2: Wellendichtungen

A 1

Dipl.- Ing. Christian Mayr, Sumitomo(SHI) Cyclo Drive Germany GmbH

Features with Sealing of Shafts in Centri-fuge Reducers

Besonderheiten bei der Wellenabdichtungvon Zentrifugengetrieben

The sealing of shafts in rotating centrifuge reducersneeds special measurements because of centrifugalforce on the seal lip. Some seal variations with largediameter with low speed and small diameter withhigh speed are shown. The permitted rotationalspeed is tested with a simple test rig. BABSL typeinner lip seals made of FKM and with enforcedspring are used preferably. Special applications aresolved with outer or axial lip seals.

Wellen in umlaufenden Zentrifugengetriebenabzudichten erfordert besondere Maßnahmenwegen des Fliehkrafteinflusses auf die Dichtlippe. Ineinigen Dichtungsvarianten auf großem Durch-messer mit geringer Relativdrehzahl und kleinemDurchmesser mit hoher Relativdrehzahl werdengezeigt. Die zulässigen Umlaufdrehzahl wird miteiner einfache Prüfvorrichtung getestet. Bevorzugtkommen innendichtende Wellendichtringe der Bau-form BABSL mit Werkstoff FKM und verstärkterFeder zum Einsatz. Sonderfälle werden mit außenoder axial wirkenden Dichtungen gelöst.

A 2

Dr. Michael Schlipf, Dipl.-Ing. (FH) Uwe Koch, Dipl.-Ing. (FH) Walter Schuhmacher, ElringKlingerKunststofftechnik GmbH, Biethigheim-Bissingen

Tailor-made Radial Shaft Seals Using PTFE-Compounds

Maßgeschneiderte Radialwellendichtringeunter Verwendung von PTFE-Compounds

PTFE is a material ideally suited for use in sealingtechnology. The major influencing parameters, i.e.the PTFE matrix, filler compositions and design,essentially define the property profile of the seal.Yet, the use of optimized processing technologies,as well, is conducive to further enhancing the effec-tiveness of the seal.Using the development of the sealing lip of a radialshaft seal as an example, the effects of individualmeasures on the sealing result achieved are de-scribed in greater detail.

PTFE eignet sich in idealer Weise als Werkstoff fürden Dichtungseinsatz. Die drei wesentlichen Ein-flussgrößen, PTFE Matrix, Füllerkompositionen undDesign, definieren das Eigenschaftsprofil derDichtung im Wesentlichen, jedoch auch durch op-timierte Verarbeitungsmethoden lässt sich dasDichtungsergebnis noch weiter steigern.Anhand der Entwicklung der Dichtlippe eines Ra-dialwellendichtringes werden die Auswirkungen derEinzelmaßnahmen auf das Dichtungsergebnisnäher beschrieben.

A 3

withdrawn zurückgezogen

A � Session 3: Rotary Shaft Seals A � Session 3: Wellendichtungen

A 4

Dipl.- Ing. Thomas Kunstfeld, Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Haas, IMA der Universität Stuttgart

Reliable Shaft Sealing: Optional Manufac-turing Methods for Shaft Surfaces

Zuverlässig abdichten mit Radial-Wellen-dichtringen: Alternative Fertigungsverfah-ren zur Herstellung von Wellenlaufflächen

Counter faces for lip seals are usually plungeground. Considering a cost reduction, alternative

Gegenlaufflächen für Radial-Wellendichtringe wer-den üblicherweise im Einstich geschliffen. Hin-

13

manufacturing methods e.g. hard turning, are ofparticular interest. Currently there is a lack of expe-rience on using such shaft surfaces; therefore theyare not used frequently.During several research projects different alternativemanufacturing methods were examined, regardingtheir suitability as counter face for lip seals. Theywere characterized by investigating the pump rate ofthe shaft surface, the long-term development of thesystem pump rate and the sealing ability.The results demonstrate, that appropriately manu-factured (hardened or not) lathed steel shaft sur-faces can be used as counter face for lip seals.Even the lathing methods without axial feed rate liketangential- or plunge turning give suitable counterfaces for lip seals.

sichtlich der Kostenersparnis sind alternative Fer-tigungsverfahren wie z.B. das Hartdrehen beson-ders interessant. Da mit diesen Wellenoberflächenkeine ausreichenden Erfahrungswerte vorliegen,werden diese nicht flächendeckend eingesetzt.Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben wurdenam Institut für Maschinenelemente unterschiedlichealternative Fertigungsverfahren hinsichtlich ihrerEignung als Gegenlauffläche für Radial-Wellendichtringe untersucht. Dazu wurde diePumpwirkung der Wellenoberfläche, die Entwick-lung der Systemförderung und die Langzeit-Dicht-wirkung ermittelt.Mit sachgemäß hergestellten (hart- und weich-)längsgedrehten Wellenoberflächen aus Stahl kannmittels geeigneter Radial-Wellen-dichtringe leck-agefrei abgedichtet werden. Hierbei ist die Dre-hrichtung nicht entscheidend, wie die erfolgreich ab-solvierten Dichtheitsuntersuchungen verdeutlichen.Auch die Drehverfahren ohne axiale Vorschub-bewegung wie das Tangentialdrehen und das Dre-hen im Einstich erzeugen geeignete Gegenlauf-flächen für Radial-Wellendichtringe.

A 5

Dr.-Ing. Norbert Rau, Dipl.-Ing. Volker Kruppke, Dipl.-Ing. Michael Seibold, DaimlerChrysler AG,Stuttgart

Aspects of the Measuring Technique to theFunctional Behavior of Packing Surfaces

Messtechnische Beobachtungen zum Funk-tionsverhalten von gedrehten Dichtflächen

Running surfaces from the wave side at places ofgaskets today are turned more and more to reducecosts. To secure the function of sealing in a quantityproduction boundary conditions are to be respected.Some observations are made with a twist measure-ment technique developed for ground surfaces. So-lutions in measurement technology are proposed forthe acquisition of vibration influences coming fromthe turning machine and for material influences.

Wellenseitige Laufflächen an Dichtstellen von Ra-dialwellendichtringen werden aus Kostengründenzunehmend gedreht. Für eine sichere Dichtfunktionsind in Serienfertigungen Randbedingungen zubeachten. Dazu wurden Beobachtungen mit der fürgeschliffene Flächen entwickelten Drallmesstechnikgemacht. Messtechnische Lösungen zur Erfassungvon Schwingungseinflüssen durch die Dreh-maschine und von Werkstoffeinflüssen werden vor-geschlagen.

A 6

Dipl.-Ing. Johannes Schneider, Dr.-Ing. Leo Schreiber, Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH,Göppingen

Tangential Turning � an Innovative Manu-facturing Technology for Machining RadialShaft Seal Seats free of lead

Tangentialdrehen � ein innovatives Fer-tigungsverfahren zur Bearbeitung vonWellenoberflächen für Radialwellendichtun-gen

Shaft surfaces with a structure free of lead can bemanufactured by the newly developed manufactur-ing method �tangential turning�. The required sur-face qualities and tolerances will be achieved. Theleak tightness of the sealing system was approvedby long term testing in the testing lab and by fieldtesting. The �tangential turning� is opening up newpotentials in the manufacturing of shaft surfaces in

Das neu entwickelte Fertigungsverfahren Tangen-tialdrehen liefert Wellenoberflächen mit drallfreierOberflächenstruktur. Die Anforderungen an dieOberflächengüte und Toleranzen werden ebenfallserfüllt. Die Dichtheit des Systems �Lauffläche� ��Radialwellendichtring� konnte in Langzeitversuchenund Feldversuchen nachgewiesen werden. Durchdas Tangentialdrehen können die aufwendigen und

14

terms of lower manufacturing costs and higher pro-ductivity.

kostenintensiven konventionellen Herstellverfahrensubstituiert und wesentlich günstigere Fertigung-skosten erzielt werden.

A 7

Dr.-Ing. Karsten Röttger, Dipl.-Ing. Gerhard Wilcke, ECOROLL AG Werkzeugtechnik, Celle

Surface Refinement of Sealing Seats bymeans of Flow Turning

Oberflächenveredelung von Dichtsitzendurch Glattwalzen

Roller burnishing is the most economical alternativeto grinding for machining the counter surfaces ofrotary or reciprocating seals. This reliable processoptimizes surface quality for each seal type.ECOROLL hydrostatic tools can also machine hard-ened parts so rotary shaft seals do not exhibit apumping effect or leakage. Combined skiving androller burnishing tools are available to machine cyl-inders.

Glattwalzen als Feinbearbeitungsverfahren für dieBearbeitung von Gegenlaufflächen von rotatoris-chen und translatorischen Dichtungen ist diewirtschaftlichste Alternative zum Schleifen. DieOberflächengüte kann prozesssicher optimal für diejeweilige Dichtungsart eingestellt werden. Auch ge-härtete Bauteile lassen sich mit hydrostatischenECOROLL-Werkzeugen derart bearbeiten, dasskeine Förderwirkung an Radialwellendichtringenauftritt. Für die Bearbeitung von Zylinderrohren ste-hen Kombi-Werkzeuge zur Verfügung, die simultanSchälen und Glattwalzen.

A � Session 4: Rotary Shaft Seals A � Session 4: Wellendichtungen

A 8

Dipl.-Ing. Rudolf Walter, Weiss Spindeltechnologie GmbH, Schweinfurt

Sealing Systems for High Speed SpindleUnits

Dichtungssysteme für schnell drehendeHauptspindeleinheiten

Spindles� front sealing systems have to work prop-erly to achieve sufficient spindle up-time. Testingbrush seals in this application displayed their poten-tial offered. However, a shorter cantilever gained byusing a brush seal resulted in improved spindle sta-bility in the milling process.

Ein einwandfrei arbeitendes arbeitsseitigesDichtungssystem einer Hauptspindel ist für die ein-wandfreie Funktion der Spindeleinheit eine we-sentliche Grundvoraussetzung. Die Erprobung vonBürstendichtungen in dieser Anwendung hatgezeigt, dass durch den Einsatz von Bürsten-dichtungen der für eine Dichtung notwendigeBauraum deutlich verkleinert und somit, aufgrundeines kürzeren Kragarms, die Spindelstabilität imFräsprozess gesteigert werden konnte.

A 9

Dipl.-Ing. Gerd Schöllhammer, TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH, DitzingenProf. Dr.-Ing. habil. Werner Haas, IMA der Universität Stuttgart

Inverted Sealing Arrangements � An Over-view

Inverse Wellendichtsysteme � Ein Überblick

This paper describes an overview about the devel-opment and experimental investigation of invertedsealing arrangements. Inverted sealing arrange-ments do have a plain soft sealing element runningagainst a profiled hard shaft. By basic experimentalinvestigations in a wide range the function of thesekind of sealing arrangement got proofed and con-clusions were made. Further on, practical arrange-

Dieser Aufsatz gibt einen Überblick zur Entwicklungund Untersuchung inverser Wellendichtsysteme. In-verse Wellendichtsysteme besitzen eine �weiche�Dichtung mit �einfachem� Querschnitt und eine anden �harten� Kontaktpartner (Welle) angeformteDichtkante. In experimentellen Grundlagenunter-suchungen konnten grundlegende Erkenntnisse zurFunktionsweise inverser Wellendichtsysteme ge-

15

ments are introduced by a description of the con-structive design. Further on experimental resultsand a comparing validation for these practical ar-rangements are shown.

wonnen werden. Aufbauend auf diesen Ergebnissenwurden praxisnahe inverse Wellendichtsystemeentwickelt, experimentell untersucht und ver-gleichend bewertet.

A 10

Dipl.-Ing. Mirco Gronitzki, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll, IMKT der Universität Hannover

Optimization of Seal Rings for RotatingConnections in Automotive Transmissions

Optimierung von Rechteckdichtungen fürDrucköldrehdurchführungen in Fahrzeug-getrieben

Rotating connections for high pressures are used inautomatic transmissions and some automated man-ual transmissions for the oil pressure supply of ro-tating control and actuator elements. For the sealingof the pressure circuits rectangular seal rings madeof cast iron or polymers that can tolerate high tem-peratures are used. Friction losses of several kilo-watts and substantial leakage losses can occur inthe sealing. The seals are analysed with analyticaland numerical methods and an optimised seal ge-ometry is deduced.

Hochdruck-Drehdurchführungen werden in Auto-matikgetrieben und einigen automatisierten PKW-Schaltgetrieben zur Druckölversorgung von rotier-enden Steuer- und Kraftelementen eingesetzt. ZurAbdichtung der Druckkreisläufe werden Rechteck-dichtringe aus Grauguss oder hochtemperatur-beständigen Kunststoffen verwendet. An denDichtstellen können Reibungsverluste von einigenKilowatt als auch erhebliche Leckageverluste auf-tretenden. Die Dichtungen werden mit Hilfe analy-tischer und numerischer Methoden untersucht undeine Optimierung der Dichtringgeometrie darausabgeleitet.

A � Session 5: Methodology of Deve-lopment

A � Session 5: Entwicklungsmethodik

A 11

Dipl.-Ing. Tillmann Hitziger, Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche IMA der Universität Stuttgart

Reliability Test Planning by Means of aValve Sealing

Zuverlässigkeitstestplanung am Beispieleiner Ventilabdichtung

In this paper we present the reliability demonstrationtest of a valve sealing. First we determine the nec-essary sample-size to obtain the claimed reliabilitytargets. Therefore we use the Binomial distribution.Furthermore we describe the influence of failures onthe random sampling and we introduce a possibilityto reduce the necessary sample-size.

Im Beitrag wird die Testplanung zum Nachweis derZuverlässigkeitsvorgabe einer Ventilabdichtung auf-gezeigt. Wesentliche Frage bei der Planung derPrüfläufe ist die erforderliche Anzahl an Probanden.Der notwendige Stichprobenumfang wird mittels derBinomialverteilung ermittelt. Des Weiteren wird derEinfluss von Ausfällen auf den Stichprobenumfangerläutert und eine Möglichkeit zur Reduktion desStichprobenumfangs beschrieben.

A 12

Dipl.-Ing. Rainer Magister, Festo AG & Co. KG, Esslingen

Development of Simulation Techniques forthe Calculation of Sealings at a PneumaticManufacturer

Entwicklung der Simulationstechnik zurBerechnung von Dichtungen bei einemPneumatikhersteller

The demands on new pneumatic products increasesteadily. To meet these demands the simulation ofmany components and especially of pneumaticsealings is inevitable. For this purpose the FiniteElement Method is very suitable. The development

Um den ständig wachsenden Anforderungen anpneumatische Produkte nachzukommen, ist dieSimulation vieler Einzelkomponenten und insbeson-dere der Dichtungen unumgänglich. Die Finite Ele-mente Methode ist ein geeignetes Mittel dafür. Im

16

of the application of this method over the past 15years is presented in this paper together with someillustrating examples.

vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung der An-wendung dieser Methode im Verlauf der vergan-genen 15 Jahre dargestellt und an Beispielenveranschaulicht.

A 13

Dr. rer. nat. Dipl.-Ing. Lucian Pasieka, Dipl.-Ing. Falk Räpke, Festo AG & Co. KG, Esslingen

Boosting Efficiency in Valve Developmentthrough Selective Component Testing

Effizienzsteigerung in der Ventilentwick-lung durch zielgerichtete Bauteilversuche

Selective automated tests during product develop-ment help reduce development times. A test rig ispresented for the investigation of seals under dy-namic loads individually under controllable condi-tions close to reality (pressure, speed, temperature,paired contact surface, lubrication state). This rig inconjunction with special test adapters allows specificendurance tests in advance of or parallel to actualproduct development.

Durch zielgerichtete Nutzung automatisierter Testsim Rahmen der Produktentwicklung lassen sichEntwicklungszeiten reduzieren. Dazu wird ein Prüf-stand zur Untersuchung von dynamisch bean-spruchten Dichtungen vorgestellt, mit dessen HilfeDichtungen als Einzelkomponente unter realitätsna-hen, kontrollierbaren Randbedingungen (Druck,Geschwindigkeit, Temperatur, Gegenlauffläche,Schmierzustand) untersucht werden können. InVerbindung mit speziellen Versuchsadaptern ist esmöglich, spezifische Dauerlaufuntersuchungen imVorfeld oder parallel neben der eigentlichen Pro-duktentwicklung durchzuführen.

A 14

Dr. Emily Ho, BHR Group Limited, Cranfield, Bedfordshire, UK

Life Performance Software Prediction ofElastomer Seals Used in Fluid Power Ma-chinery

Berechnungsprogramme zur Vorhersagedes Langzeitverhaltens elastomerischerHydraulikdichtungen

Life Prediction software is available to predict longterm elastomer seal life, and their performance dur-ing transient conditions. This paper describes twocases in which finite element software is used to as-sist the selection of the seals and maintenanceschedules for fluid power machinery. Seal deteriora-tion in the spare components stored in air, or withhydraulic oil, are also modelled.

Um die Lebensdauer von Elastomerdichtungen unddas Verhalten bei instatinären Betriebsbedingungenvorherzusagen, sind spezielle Berechnungspro-gramme verfügbar.Dieser Vortrag beschreibt zwei Fälle, in denen FiniteElement Software benutzt wird, um die Auswahl vonDichtungen und die Planung ihrer Instandhaltung zuunterstützen. Außerdem wird der Alterungsprozessvon Dichtungen in Ersatzteilen an Luft oder in Hy-drauliköl modelliert.

A � Session 6: Reciprocating Seals(Hyd./Pneu.)

A � Session 6: Translatorische Dich-tungen (Hyd./Pneu.)

A 15

Dipl.-Ing. Thomas Papatheodorou, Parker Hannifin GmbH, Prädifa � Packing Division, Bietig-heim-Bissingen

Influence of Hard-chrome Plated Rods onSealing Behaviour of Hydraulic Seals

Beitrag zum Einfluss von Hartchrom-Kolbenstangenbeschichtungen auf das Be-triebsverhalten von Hydraulikstangendich-tungen

The rod surface treatment, roughness and structurehas a major impact on friction, leakage and wear of

Die Geschichte einer hart-verchromten Kolben-stange kann einen ausgeprägte Einfluss auf das

17

rod seals in hydraulic rod sealing applications. Theseal behaviour depends also from the history of rodsurface treatment and structure. For example, if newseals were installed on a rod surface, which hasbeen smoothed during a long period of use, it couldbe detected, that the seals can fail much fastercompared due the first seal set-up. Internal testshave also shown that there are alternative surfacecoatings available for piston rods, which are lessinfluenced by long tem uses and therefore basicallysuitable for use in standard hydraulic rod sealingsystems. Nevertheless, industrial users should al-ways consult with the seal supplier to assure thecompatibility of the �partnering� elements involved,i.e. the seal, rod surface coating and lubrication.

Dichtungsverhalten im Hinblick auf Reibung, Leck-age und Lebens-dauer haben. In internen Dauer-lauf- und Kurzzeit-Versuche wurden diese Einflüsseauf unterschiedlichste Dichtungsbauformen unter-sucht und auch mit Ergebnissen von alternativenKolbenstangenoberflächenbeschichtungen vergli-chen.

A 16

Dr. rer. nat. Gerhard Streit, Dr.-Ing. Manfred Achenbach, Parker Hannifin GmbH, Prädifa � Pa-cking Division, Bietigheim-Bissingen

Tribology of Elastomeric Seals for Pneu-matic Systems

Reibung von elastomeren Dichtungen inder Pneumatik

The objective of this paper is the treatment of thedry friction phenomenon of an elastomeric sealagainst rough and rigid mating surfaces by mathe-matical modelling on physical bases. It became ob-vious that elastomers show a different frictional be-haviour than all other structural material (e.g. met-als). The Coulomb-friction law that adequately de-scribe the frictional behaviour of metals is no longervalid for elastomers. In this paper an attempt ismade to cast common ideas on physical propertiesof elastomers into a proper mathematical model forseal friction.

Das Ziel dieser Arbeit ist das Phänomen der Trock-enreibung elastomerer Dichtungen gegen rauhestarre Kontaktflächen unter Verwendung physika-lischer Grundlagen mathematisch zu modellieren.Es ist bekannt, dass das Reibungsverhalten vonGummi anders ist als das von gewöhnlichen Kon-struktionswerkstoffen (z.B. Metallen). Das Modellder Coulomb-Reibung, welches das Reibungsver-halten dieser Werkstoffe adäquat beschreibt, ist fürGummi ungeeignet. In dieser Arbeit wird der Ver-such unternommen, die besonderen Reibungsei-genschaften mit den bekannten thermo-mechanischen Eigenschaften von Gummi zu erk-lären und in ein passendes mathematisches Modellzu gießen.

A 17

Holger Jordan, Dr. Ulrich Frenzel, Busak + Shamban GmbH, Stuttgart

PTFE Rod Seal with High Pressure ReliefTechnology

Verbesserte Stangenabdichtung durchDruckentlastungstechnologie

There are a lot of parameters that influence theperformance of a rod seal in several directions.Media , surface, temperature, velocity and velocityratio or deflection of the rod limit the performancerange of a rod sealing system.In a sealing system a pressure can be built up be-tween single elements of the system which than caninfluence for example the friction behaviour or evenlead to a important distrucion of the sealing system.With high pressure relief technology it is possible torelief a trapped pressure between single elements.

Das Umfeld einer Stangendichtung hat viele Pa-rameter , die das Verhalten der Dichtungen in viel-erlei Richtungen beeinflussen können.Druckmedien, Gegenlaufflächen, TemperaturenGeschwindigkeiten und Geschwindigkeitsverhält-nisse oder Stangenauslenkungen begrenzen dieEinsatzgrenzen der Systeme auch in abhängigerWechselwirkung untereinander.In einem Stangendichtsystem kann sich bedingtdurch ungünstige Betriebsbedingungen ein Druckzwischen einzelnen Elementen des Dichtsystemsaufbauen, der dann zu störenden Effekten wieReibkraftanstieg bis hin zum Totalausfall der Ab-dichtung führt.

18

Mit der Druckentlastungstechnologie ist es möglicheinen entstandenen Druck zwischen einzelnen Di-chtelementen zu entspannen.

A 18

Dipl.-Ing. Martin Goerres, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrehoff, IFAS der RWTH Aachen

Thin Film Measurement by Interference andFluorescence Method

Schmierfilmdickenmessung mit Hilfe der In-terferenz- und Fluoreszenzmethode

In the research presented in this paper, the possibil-ity to measure the film thickness of the oil draggedout under rod seals is investigated. For that purposethe interference- and fluorescence-methods, meas-uring methods to carry out online-measurementstraight at the test rig, are examined. The applicabil-ity to the demanded application area is investigatedin basic tests with the help of the spin-coating-method.

Im Rahmen der im Beitrag präsentierten Arbeitenwird untersucht, ob die Möglichkeit besteht, dieFilmdicke des von Lineardichtungen aus-geschleppten Öles zu ermitteln. Dazu werden mitdem Interferenz- und dem Fluoreszenzverfahrenzwei Messverfahren untersucht, mit denen eine On-line-Messung direkt am Prüfstand durchgeführt wer-den soll. Die Eignung für den geforderten Ein-satzbereich wird mit Hilfe des Spin-Coating-Verfahrens in Grundlagenversuchen untersucht.

A � Session 7: Reciprocating Seals(Hyd.)

A � Session 7: Translatorische Dich-tungen (Hyd.)

A 19

Dipl.-Ing. Ulrich Nißler, Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Haas, IMA der Universität Stuttgart

Wear at Polyurethane Hydraulic Rod Seals Verschleiß an Hydraulikstangendichtungenaus Polyurethan

Today�s hydraulic rod seals work without leakage atnew condition, but during operation the sealschange and therefore leakage can occur. Toachieve a leakage free sealing for a long time thesechanges must be considered in the seal design.This paper describes the changes of polyurethanelip seals during operation.

Heutige Hydraulikstangendichtungen arbeiten imNeuzustand leckagefrei, jedoch im Betriebverändern sich die Dichtungen, wodurch Leckageauftreten kann. Um möglichst lange leckagefreiabzudichten, müssen diese Veränderungen bei derGestaltung der Dichtung einbezogen werden. DieserBeitrag beschreibt im Betrieb auftretendeVeränderungen von Polyurethan-Nutringen.

A 20

Dr. Dipl.-Ing. Thomas Schwarz, Dipl.-Ing. Manfred Moitzi, ECONOMOS Austria GmbH, Juden-burg, A

Characterization of the Wear and LeakageBehaviour of Composite Seals made fromPolyurethane and PTFE

Verschleißmechanismen und Leckagever-halten von Verbunddichtungen aus Polyu-rethan- und PTFE-Werkstoffen

This paper deals with the leakage and wear char-acteristics of composite seals made from polyure-thanes and various PTFE compounds. Seals weretested on a reciprocating test-rig and characterizedby static creep testing and light and electron micros-copy. Results show totally different leakage andwear properties not only between the urethane andPTFE seals but also within the PTFE compounds ofsimilar composition.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Leckage- undVerschleißeigenschaften von Gleitdichtungen ausPTFE- und Polyurethanwerkstoffen. Die Dichtungenwurden mit einem Hydraulikdichtungs- und einemKriechprüfstand getestet, die Untersuchung derVerschleißzonen erfolgte mit Licht- und Elektronen-mikroskopie. Insbesondere zwischen den Polyure-than- und PTFE-Werkstoffen wurden signifikanteUnterschiede im Leckage- und Verschleißverhaltenfestgestellt, aber auch innerhalb der PTFE-

19

Compounds wurden gravierende Unterschiede ge-messen.

A 21

Dipl.-Ing. Thomas Papatheodorou, Parker Hannifin GmbH, Prädifa � Packing Division, Bietig-heim-Bissingen

A Friction Model for Seals in ReciprocatingHydraulic Cylinder Systems

Ein Dichtungsreibungsmodell für Hub-bewegungen in hydraulischen Zylindern

Dynamical seals, like rod seals, create friction,which may affect the precision working of the cylin-der movement. Therefore the problem of stick-slipmotion must be solved. The contact between rodand rod seal as well as the contact of piston sealand cylinder wall create friction which must be sur-mounted when motion starts and continues. Thepresent paper provides a contribution to the im-provement of understanding seal friction and itsfeedback on the state of motion of whole system.

Dynamische Dichtungen, wie z.B. Stangendichtun-gen erzeugen Reibung, welche die Positionsgen-auigkeit einer Hubbewegung beeinträchtigen kön-nen. Dabei muss das Problem des Rückgleitens be-herrscht werden. Die Kontakte zwischen Stange undStangendichtungen sowie zwischen Kolbendichtun-gen und Zylinder erzeugen Reibung, die bei derBewegung des Zylinders überwunden werden muss.Der Aufsatz soll einen Beitrag zur Verbesserung desVerständnisses der Dichtungs-reibung und ihrerRückwirkung auf das Gesamtsystemverhaltenliefern.

B � Session 2: Static Seals B � Session 2: Statische Dichtungen

B 1

Dipl.-Ing. Wolfgang Schmidt-Aursch, Dipl.-Ing. Stefan Reinhardt, Prof. Dr.-Ing. habil. WernerHaas, IMA der Universität Stuttgart

Static Gaskets in the Course of Time: PaperGaskets, Metal Gaskets and Liquid Sealantsat Mechanical, Automotive and Plant Engi-neering

Statische Flächendichtungen im Wandel:Weichstoff-, Metall- und Flüssigdichtungenim Maschinen-, Fahrzeug- und Anlagenbau

At mechanical engineering, automotive engineeringand plant construction the surface sealants arewidespread in the area of static sealing technology.In due to the wide range of use they have to with-stand various mechanical, chemical and thermalloads. That�s the reason why surface gaskets existsin different materials, shapes and types. Therefore atotal viewing about the gasket joint for an reliablesealing is absolutely necessary.

Die zur statischen Dichtungstechnik gehörendenFlächendichtverbindungen sind im Maschinen-,Fahrzeug- und Anlagenbau sehr weit verbreitet. AufGrund ihres vielfältigen Einsatzes sind sie unter-schiedlichsten mechanischen, chemischen undthermischen Belastungen unterworfen. Demzufolgegibt es Flächendichtungen in den verschiedenstenWerkstoffen, Formen und Ausführungen. Für einezuverlässige und betriebssichere Abdichtung isteine ganzheitliche Betrachtung der Dichtstelle undeine sorgfältige Dichtungsauswahl unerlässlich.

B 2

Dipl.-Ing. Bernhard Richter, O-Ring-Prüflabor Richter, Großbottwar

20 Years O-Ring Standard DIN 3771 20 Jahre O-Ring Norm DIN 3771

The actual issue of the German O-Ring StandardDIN 3771 is valid since December 1984 (Part 1 to 4)respectively November 1983 (part 5) and has dis-placed the previous Standard DIN 3770. The lecturewill debate the benefit of this standard for user of themachine industry and will make some proposals,

Die aktuell gültige O-Ring Norm DIN 3771 ist seitDezember 1984 (Teile 1 bis 4) beziehungsweiseNovember 1983 (Teil 5) gültig und hat die Vor-gängernorm DIN 3770 abgelöst. Der Vortrag setztsich kritisch mit dem Nutzen der Norm für Anwenderaus dem Bereich des Maschinenbaus auseinander

20

how the benefit of this standard could be improved. und macht konkrete Vorschläge , wie Anwender we-sentlich stärker von einer Standardisierung von O-Ringen profitieren könnten.

B 3

Dipl.-Ing. Eckart Gühne, Dipl.-Ing. Anton Parzefall, Dichtungstechnik Wallstabe & SchneiderGmbH & Co. KG, Bogen

Economical Design of Static and DynamicSeals for Large Tolerances

Kostengünstige Auslegung statischer unddynamischer Dichtungen für große Toler-anzen

Leak-proof against fluids at all temperatures andpressures over the lifetime of the components �these basic requirements are a challenge for therubber chemists and rubber designer, in particularbecause of the cost pressure. Additional require-ments on the seals are the compensation of largetolerances, easy assembling and optical identifica-tion. Two examples � the substitution of a serial partand the development of a new seal � will show,how to solve apparent unsolvable demands to thecustomers satisfaction.

Dicht gegenüber den Betriebsmedien bei allen Ein-satztemperaturen und � drücken über die Aggrega-telebensdauer � das sind Grundforderungen, die dieGummichemiker und Gummikonstrukteure insbe-sondere durch den Kostendruck bereits herausfor-dern. Zusätzliche Anforderungen an die Dichtungensind die Überwindung extremer Toleranzen, leichteMontierbarkeit, und optische Erkennung. An zweiBeispielen � der Substitution eines Serienteils undeiner Neukonstruktion � soll gezeigt werden, wieüber Versuche scheinbar unlösbare Forderungenzur Kundenzufriedenheit realisiert wurden.

B � Session 3: Static Seals B � Session 3: Statische Dichtungen

B 4

Dr.-Ing. Jürgen Reinemuth, Pfaudler Werke GmbH, Schwetzingen

Innovative Flange Gaskets for GlasslinedEquipment

Neuartige Flachdichtungen für emaillierteBehälter

The paper describes the current state of technologyfor gaskets for glasslined nozzles on reactors up toDN 400 and describes a new gasket concept. Thisconcept is based upon the optimization of the gas-ket technology according to DIN 28148 forglasslined reactors according to DIN 28136-1. Thecurrent, three piece insert is been replaced by aone-piece compound structure. This concept hasadvantages in operation and handling, compared tothe existing gasket concept.

Der Beitrag stellt den Stand der Technik bei Flach-dichtungen für emaillierte Stutzen bis DN 400 darund beschreibt ein neues Dichtungskonzept. DiesesDichtungskonzept beruht auf einer Optimierung desFlachdichtungskonzeptes nach DIN 28148 füremaillierte Rührbehälter nach DIN 28136-1 /1/, in-dem die bisher dreiteilige Dichtungseinlage durchein einteiliges Verbundsystem ersetzt wird. DiesesKonzept weist gegenüber der bekannten Wellrin-gausführung Vorteile im Betrieb und bei der Hand-habung auf.

B 5

Matthias Keck, Dr. Ulrich Frenzel, Busak + Shamban GmbH, Stuttgart

Sealing Concept for Static Sealing of HighPressure

Dichtungskonzept zur statischen Ab-dichtung von hohem Druck

The new developed high pressure seal for staticsealing of pressures up to 400 MPa is a two compo-nent seal. Due to its properties and small size theHigh Pressure Seal is particularly applicable for thenew Common Rail Seal Injection Systems. It is abonded seal comprising a l-shaped metal ring for

Die neuentwickelte Hochdruckdichtung ist eine 2-Komponenten-Dichtung zur statischen Abdichtungextrem hoher Drücke bis 400 MPa. Aufgrund ihrerEigenschaften und der kleinbauenden Ausführungist die Hochdruckdichtung insbesondere für dieneuen Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsysteme (z.B.

21

anti extrusion and a elastomer section for the seal-ing function. The L-shaped metal ring closes the gapon the low pressure side of the housing and there-fore prevents the elastomer section from extrusion.The soft elastomer part even seals on surfaces withrelatively rough surface quality. The High Pressureseal can be easily assembled onto the shaft or intothe housing without interference between the shaftor housing and the metal ring, which ensures adamage free assembly process. During the firstpressurisation the metal ring will be deformedagainst the housing using the Elastomer as a hy-draulic medium. This calibration process completelycloses the gap on the low pressure side of thehousing. This sealing concept enables a cost effec-tive design of the seal groove environment.

Common Rail) geeignet. Die Hochdruckdichtung istein Verbundteil, bestehend aus einem Stahlteil mitL-förmigem Querschnitt (Stützfunktion) und einemElastomerteil (Dichtfunktion). Das L-förmige Stahlteildeckt den druckabgewandten Gehäusespalt ab undverhindert dadurch Extrusion der Elastomer-Dichtung. Der weiche, gummielastische Dicht-bereich bewirkt eine gute Feindichtheit bei geringenAnforderungen an die Bearbeitung der Gegen-flächen. Die Dichtung kann im Anlieferzustand loseauf das abzudichtende Teil aufgeschoben werden.Damit ist eine einfache und beschädigungsfreieMontage gewährleistet. Mit der ersten Druckbeauf-schlagung wird das Stahlteil gegen dasabzudichtende Teil gepresst und verformt sichplastisch. Nach dieser �Selbstkalibrierung� ist dieDichtungsanordnung spaltfrei. Die Hochdruck-dichtung ermöglicht eine besonders kostengünstigeGestaltung der Konstruktionsumgebung.

B 6

Friedrich-Wilhelm Jülicher, Ohrmann Montagetechnik GmbH, Möhnsee

Sealing Ring Installation Using Manual,Semi-automatic and Fully AutomaticMounting Systems

Dichtringmontage mit manuellen, hal-bautomatischen und vollautomatischenMontageanlagen

Automated sealing ring installation demands closecooperation between the sealing ring manufacturer,the user and the supplier of the mounting equip-ment. The use of adapted, optimum technology forthe different installation and feed situations guaran-tees faultless results. At the same time the articleoffers a glimpse at the different material propertiesand the possible impact of these on the assemblytechnology.

Automatisierte Dichtringmontagen verlangen dieenge Zusammenarbeit von Dichtungshersteller, An-wender und dem Lieferanten der montagetechnis-chen Einrichtung. Der Einsatz angepasster, opti-maler Technik bei den unterschiedlichen Einbau-und Zuführsituationen gewährleistet hier einwand-freie Ergebnisse. Gleichzeitig öffnet der Beitrag denBlick auf die unterschiedlichen Material-eigenschaften und deren mögliche Auswirkungenauf die Montagetechnik.

B 7

Dipl.-Ing. Ibrahim Kar, Prof. Dr.-Ing. Horst Idelberger, Institut für Konstruktion der Universität Sie-gen

Analysis of Sealing Behaviour of SealingsUsed in Fuel Pipe Systems

Analyse des Abdichtverhaltens vonDichtungselementen in Kraftstoffleitung-ssystemen

O-Ring sealings made of fluorelastomer are used inconnectors to join fuel pipe systems. The aim is toanalyse the sealing behaviour regarding types ofleakage with combining and tuning of numeric andexperimental investigations. The sensible combina-tion of both methods provides opportunities to con-duct a more efficient development process.

In Verbindungselementen von Kraftstoffleitung-ssystemen kommen O-Ring-Dichtungen aus Fluo-relastomeren zum Einsatz. Anhand eines Ansatzes,der numerische und experimentelle Untersuchungenmiteinander verzahnt und aufeinander abstimmt, giltes das Abdichtverhalten bezüglich der Leckageartenzu analysieren. In der sinnvollen Verknüpfung bei-der Verfahren bieten sich Möglichkeiten denEntwicklungsprozess effizienter zu gestalten.

22

B � Session 4: Sealing Materials B � Session 4: Dichtungswerkstoffe

B 8

Dr. rer. nat Nicolas Berger, Dr. rer. nat. Ralf Kellner, Dipl. Ing. Klaus Voigt Festo AG & Co. KG,Esslingen

Influence of Biodegradable CompressorOils on Pneumatic Seals

Einfluss esterhaltiger Kompressorenöle aufPneumatikdichtungen

This article deals with the effects of ester-basedcompressor oils on elastomeric sealing materials inpneumatics. It is sufficiently known that the contactof many environmentally acceptable lubricants withNBR and HNBR causes substancial changes in vol-ume and material properties of the elastomers.We describe both experimental and theoreticalmethods that can be used for the evaluation of thecontamination of pneumatic systems with such lu-bricants.

Dieser Beitrag befasst sich mit der Auswirkung vonesterhaltigen Kompressorenölen auf elastomereDichtwerkstoffe in der Pneumatik. Es ist hinlänglichbekannt, dass der Kontakt vieler umweltfreundlicherSchmierstoffe mit NBR und HNBR erhebliche Volu-men- und Eigenschaftsänderungen bei den Elasto-meren hervorruft.Beschrieben werden sowohl experimentelle alsauch theoretische Methoden, die zur Beurteilung derKontamination von pneumatischen Systemen mitsolchen Schmierstoffen verwendet werden können.

B 9

Dr. rer. nat. Jürgen Braun, FUCHS EUROPE Schmierstoffe GmbH, Mannheim

Elastomer Compatibility Requirements inIndustrial Gear Oil Specifications

Elastomerverträglichkeitsanforderungen inIndustriegetriebeöl-Spezifikationen

Among modern gear oil specifications only DIN51517, SEB 181 226 and Flender contain preciseelastomer compatibility requirements. SRE-NBR 1and SRE-NBR 28 behave different in regard to ulti-mate elongation and can deliver only indications forthe behaviour of commonly used elastomers withlubricants. The limit for the ultimate elongation ofSRE-NBR 28 in DIN 51517 approximates the typicalbehaviour of common industrial gear oils and shouldbe revised. The widely spread commonly usedelastomer 72 NBR 902 exhibits unexpected sealshrinking instead of moderate swelling. The limit forvolume shrinking in the Flender Specification shouldbe revised. Industrial gear oils based on syntheticesters can show excellent seal compatibility withcommonly used NBR and FKM elastomer types.

Unter den modernen Industriegetriebeölspezifika-tionen enthalten nur die DIN 51517, die SEB 181226 und die Flenderspezifikation konkrete Elasto-merverträglichkeitsanforderungen. SRE-NBR 1 undSRE-NBR 28 verhalten sich bzgl. der Bruchdehnungunterschiedlich und können nur Indikationen für dasVerhalten von Gebrauchselastomeren gegenüberSchmierstoffen liefern. Der Grenzwert für die Bruch-dehnung von SRE-NBR 28in der überarbeiteten DIN 51517 liegt im Bereichmarktüblicher Industriegetriebeöle und muss daherüberarbeitet werden. Der weit verbreitete Werkstoff72 NBR 902 zeigt eine deutliche Tendenz zumSchrumpfen statt der erwarteten moderaten Quel-lung. Der entsprechende Grenzwert der Flender-spezifikation sollte überarbeitet werden. Ein Indus-triegetriebeöl auf Basis eines synthetischen Esterszeigt im Vergleich zu Mineralöl und PAO basieren-den Ölen eine deutlich bessere Elastomerver-träglichkeit mit NBR und FKM Werkstoffen.

B 10

Dipl. Ing. (FH) Tanja Schardt, Dipl. Ing. (FH) Rainer Kreiselmaier, Dipl. Ing. (FH) Martin Bescher,Freudenberg Forschungsdienste KG, Weinheim,

Chemiluminescence � Characterisation ofOxidative Aging-behaviors of Sealing Mate-rials

Chemilumineszenz � Charakterisierung desoxidativen Alterungsverhaltens von Dicht-werkstoffen

An important factor for the limitation of durability isthe oxidation resistance, i.e. the resistance of seal-ing materials and applied lubricants against the at-

Ein wesentlicher Faktor für die Begrenzung der Ein-satzdauer ist oft die Oxidationsstabilität, d.h. derWiderstand von Dichtungsmaterialien und einge-

23

tack of oxygen. The selection of materials and theiranti-degredants has to be proved regarding oxida-tive properties.The presentation shows some results from ageing-tests of rubbers and other applicability, like lubri-cants. Applications of damage analysis and materialdevelopment will complete the presentation.

setzten Schmierflüssigkeiten gegen den Angriff vonSauerstoff. Werkstoffauswahl und Additivierungmüssen hinsichtlich dieses Punktes überprüft wer-den.Im Vortrag werden Chemilumineszenzergebnisseaus Alterungsuntersuchungen an Elastomeren vor-gestellt und weitere Anwendungsmöglichkeiten wiez. B. für Schmierstoffe aufgezeigt. Anwendungen imBereich der Schadensanalyse und der Werkstof-fentwicklung schließen den Vortrag ab.

B � Session 5: Sealing Materials B � Session 5: Dichtungswerkstoffe

B 11

Richard J. Pazur, Jon Bielby, Urban Dinges, Bayer Inc., Sarnia, Ontario, CanadaSpeaker: Dr. Hans Magg, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen

Continuous Compressive Stress Relaxationof Elastomers used in Engine Sealing Ap-plications

Kontinuierliche Druck-Spannungsrelaxationfür Elastomere in Dichtungen

This presentation discusses the use of continuouscompression stress relaxation (CCSR) as a bench-marking tool in differentiating sealing retention ca-pabilities of a series of typical automotive engineer-ing elastomers. Hydrogenated acrylonitrile butadi-ene rubber (Therban� HNBR) possesses an excel-lent combination of physical properties (high tensilestrength) as well as heat and oil resistance. Thisunique combination of high strength and aging re-sistance leads to excellent sealing force retention inengine oils. The effects of aeration versus non-aeration on the elastomer compounds will be shownand contrasted. Finally, this presentation will shedmore light into the understanding of CCSR testingand its use as a criterium for engine sealing in theautomotive industry.

In diesem Vortrag wird die kontinuierliche DruckSpannungsrelaxation (CSR = Continuous compres-sion stress relaxation) als Mittel zur Bewertung typ-ischer Spezialelastomere für Dichtungen behandelt.Hydrierter Nitrilkautschuk zeichnet sich durch hoheNievau der physikalischen Eigenschaften, guteWärmealterungsbeständigkeit und gute Öl-beständigkeit aus. Die einzigartige Druckeigen-schaftskombination aus Hitze- und Ölbeständigkeitist der Grund für das ausgezeichnete Rückstellver-mögen in Motorölen.Der Einfluß von Ölen, die mit Luft gesättigt wurdenund solchen die unter Luftausschluß geprüft wurdengezeigt wird.Schließlich ist es das Ziel der Darstellung zum Ver-ständnis des SCR Tests für Dichtungen in derAutomobil- und Maschinenindustrie beizutragen.

B 12

Dipl. Ing. (FH) Rainer Kreiselmaier, Dr. Klaus Beck, Dipl.- Ing. (FH) Martin Bescher, FreudenbergForschungsdienste KG, WeinheimDr. Volker Peterseim, Dr. Ernst Osen, Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik KG,Weinheim

Permeation through Elastomeric Seal Mate-rials � Basics � Material Properties � Devel-opment Trends

Permeation elastomerer Dichtungswerk-stoffe � Grundlagen � Werkstoffeigenschaf-ten � Entwicklungstrends

Considering permanently increasing demands forseal materials, and because of specifications be-coming stricter all the time it is absolutely necessaryto deal intensively with the topic permeation of me-dia through elastomeric materials.The article deals with material properties of differentelastomer. The influence of the temperature, of the

Ständig steigende Anforderungen an Dichtungsma-terialien und immer enger gefaßten Spezifikationenmachen es zwingend notwendig, sich intensiv mitdem Thema Permeation von Medien durch Elasto-mere auseinanderzusetzen. Der vorliegende Beitragbeschreibt die Grundlagen des Permeationspro-zesses und Techniken, um die Permeation von

24

type of elastomer, of the concentration of filler withinthe compound and of the type of gas permeatingthrough the elastomer is discussed.

Flüssigkeiten und Gasen meßtechnisch zu erfassen.Materialeigenschaften und Einflußgrößen, wie Tem-peratur, Polymertyp, Füllgrad und Medium auf denPermeationskoeffizienten werden betrachtet und dieMöglichkeit der Fertigteilprüfung aufgezeigt.

B 13

Dr.-Ing. Manfred Achenbach, Parker Hannifin GmbH, Prädifa � Packing Division, Bietigheim-Bissingen

On the Permeation and Swelling of Rubberand the Effects on the Resulted MechanicalBehaviour of Seals Analysed by Means ofFinite Element Methods

Zur Permeation und Quellung von Gummiund die Auswirkungen auf die Eigenschaf-ten von Dichtungen

Within this paper we present a model which is ca-pable to simulate the sorption as well as the swellingprocess observed during operation of an elasto-meric sealing element. Finite-element-method andnon-linear rubber elasticity theory are used as welland because of the diffusion problem encounteredduring service a fully coupled model is applied. Morespecifically, the analysis is based on physico-chemical modelling and relies on the kinetic theoryof rubber elasticity.

In dieser Arbeit wird ein Modell vorgestellt, welchesin der Lage ist den Quellvorgang in Gummidichtun-gen unter Einsatzbedingungen zu beschreiben. Mitder Finite Elemente Methode wird die nichtlineareGummielastizität und das Diffusionsproblem zueinem gekoppelten Problem verbunden. Die Ana-lyse bewegt sich auf der Grundlage allgemeinerphysiko-chemischer Modellvorstellungen in Ver-bindung mit der kinetischen Theorie der Gum-mielastizität.

B 14

Dr. Wei Li, Simon Mays, Trelleborg Sealing Solutions, Ashchurch, Tewkesbury, UK

Temperature Effects on Elastomeric SealsUsing the Finite Element Method

Finite-Elemente-Modellierung des Tempera-tureinflusses auf elastomere Dichtungen

In this paper, the analysis of the temperature effectson material constants of elastomeric material is pre-sented and the non-linear finite element method isemployed in the analysis. A FEM analysis of a stan-dard rectangular seal with and without pressure wascarried out at various temperatures to study the ef-fects on sealing performance.

Diese Veröffentlichung zeigt die Ergebnisse einerFEM-Berechnung eines Elastomers mit nichtlinearem Materialverhalten unter Temperatureinflussund deren Auswirkung auf die Konstanten des Ma-terials. An Hand der Geometrie einer rechteckigenDichtung wurde der Einfluss auf die Dichtwirkungbei verschiedenen Temperaturen im drucklosenZustand und bei Druckbeaufschlagung untersucht.

B � Session 6: Sealing Materials B � Session 6: Dichtungswerkstoffe

B 15

Dr.-Ing. Manfred Achenbach, José Duarte, Parker Hannifin GmbH, Prädifa � Packing Division,Bietigheim-Bissingen

On the Determination of the Elastic Proper-ties of Rubbery Sealing Materials with andwithout Influence of Friction

Zur Bestimmung der elastischen Eigen-schaften von gummiartigen Dichtungsma-terialien mit und ohne Reibungseinfluss

This paper gives a review of rubber elasticity andcomments on both of the important sources of thetheory of rubber elasticity the molecular and phe-nomenological. It turns out that the molecular or ki-netic theory of rubber elasticity � despite of its greatadvantage to explain physical properties � is deficit

Diese Arbeit gibt einen Überblick über die Gum-mielastizität und motiviert die elastischen Eigen-schaften ausgehend von zwei recht unterschiedli-chen theoretischen Ansätzen, nämlich der molekula-ren und phänomenologischen Theorie. Es zeigtsich, dass die molekulare oder kinetische Theorie

25

and do not agree in all details with the observedmechanical properties of rubbery (sealing) materi-als. On the other hand the phenomenological theoryprovides a more flexible framework to consider di-vers mechanical properties of sealing components.

unzureichend ist, da sie nicht in der Lage ist alle Ei-genschaften zu beschreiben � obwohl sie anderer-seits gute Dienste leistet, wenn es um physika-lischen Erklärungen geht. Die phänomenologischeTheorie andererseits liefert einen flexiblen Rahmenzur Beschreibung diverser Eigenschaften gummiar-tigen Dichtungsmaterialien.

B 16

Dr.-Ing. Claudio Cattivelli, Robertus Hoogenboom, Moncef Allagui, Heroflon Srl, Collebeato, Italy

Innovative PTFE Compound for SealingElements with Extremely Low Wear Be-haviour against Aluminum Counterpart Sur-faces

Innovatives PTFE-Compound für Dichtung-selemente mit sehr niedrigem Verschleißgegen Aluminium-Gegenlaufflächen

In most common Power train assembly and Auto-matic transmission housings, Aluminum is more andmore taken into account as a candidate for its lightweight, design and process improvement possibili-ties.This metal though, has an inherent poor wear re-sistance when counterfacing sealing elements madeof syntetic materials which should whitstand at thesame time high temperature, high pressure and gapextrusion. The research shows in details the im-provements achieved with the development of a realinnovative PTFE compound, in terms of low wearand low friction behaviour of the sealing element it-self as well as for the aluminum counterpart sur-faces in order to avoid leakage problems.

Aluminium wird, wegen seines niedrigen Gewichtsund der Möglichkeit zur Verbesserung der Kon-struktionen und Verarbeitungsprozesse, immermehr für Baugruppen der Kraftübertragung und fürAutomatikgetriebegehäuse eingesetzt.Dieses Metall hat jedoch eine sehr geringeVerschleißfestigkeit gegenüber Kunststoff-Dichtungselementen, die wiederum hohen Tem-peraturen, hohem Druck und Spaltextrusion wider-stehen sollen.Diese Untersuchung zeigt die erreichten Verbesse-rungen mit einem sehr innovativem PTFE-Compound hinsichtlich Verschleiß und Reibung-skoeffizient, sowohl für dieses Compound selbst alsauch für die Aluminium-Gegenlauffläche, um Leck-agen zu vermeiden.

B 17

Erik Peters, Dyneon GmbH & Co KG, Burgkirchen

PTFE and Modified PTFE Compounds forSealing Applications

PTFE- und modifizierte PTFE-Compoundsfür Dichtungsanwendungen

To overcome the two major shortcomings: deforma-tion under load and wear resistance of PTFE(Polytetrafluoroethylene) for sealing applications,special fillers can be added to optimise specificperformance profiles.For the two major seal types: static and dynamicseals, the key properties of a select group of PTFEand TFM (modified PTFE) Compounds will beshown and discussed.The implementation of the aforementioned systemdesigned to enhance sealing materials comprised ofPTFE and/or TFM compounds is detailed within thescope of this presentation.

Um die beiden Einschränkungen, Deformation unterLast und Abriebbeständigkeit, von PTFE (Polytetra-fluoroethylene) für Dichtungsanwendungen zu be-heben können spezielle Füllstoffe zur Optimierungder Eigenschaften gezielt eingesetzt werden.Für die beiden Anwendungsfelder imDichtungsbereich; statische und dynamischeDichtungen werden die Haupteigenschaften amBeispiel einiger PTFE und TFM (modifiziertesPTFE) Compounds beschrieben.In diesem Vortrag werden Zusammenhänge vonAnforderungsprofil und Produkteigenschaften vonPTFE und TFM Compounds bei Dichtungsan-wendungen ausführlich diskutiert.

26

B 18

MSc. Dipl.-Ing. (FH) Arif Rochman, Prof. Dr.-Ing. Achim Frick, Kunststofftechnik, FachhochschuleAalen

Influence of Process Conditions on theMorphology and Propertied of TPU Hydrau-lic Sealing

Einfluss der Herstellbedingungen auf dieMorphologie und Gebrauchseigenschaftenvon Hydraulikdichtungen aus TPU

Nowadays, sealing especially made of TPU materi-als find various applications in machines and auto-motive engineering and are important parts for func-tion of complete system. Occurring failure of dy-namically loaded sealing leads to function loss oreven to total collapse of the complete often quiteexpensive systems. A proper functionality of thesealing part is determined not only by design as-pects but also by the formed morphology insidesealing which depends strongly on moulding proc-ess conditions.

Im Maschinen- und Fahrzeugbau finden inbewegten Systemen Formdichtungen, insbesondereaus zähelastischen TPU-Werkstoffen, vielfältigenEinsatz. Ein Ausfall einer dynamisch hochbean-spruchten Dichtung führt zum Funktionsverlust undnicht selten Totalausfall des kompletten, oft teurenSystems. Die Funktionstüchtigkeit einerFormdichtung ist damit wichtig; sie wird durch ihreKonstruktion und wesentlich durch ihre herstel-lungsbedingte Gefügestruktur bestimmt.

B � Session 7: Rotary Shaft Seals B � Session 7: Wellendichtungen

B 19

Dipl.-Ing. Thomas Kletschkowski, Prof.-Dr.-Ing. Uwe Schomburg, Technische Mechanik, Helmut- Schmidt - Universität \ Universität der Bundeswehr HamburgProf. Dr.-Ing. Albrecht Bertram, Inst. für Mechanik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Higher Radial Force in spite of ReducedTensile Strength

Höhere Radialkraft trotz verringerter Zug-festigkeit

The paper presents numerical investigations onPTFE shaft seals. In order to describe the non-linearmaterial behaviour of PTFE compounds an endo-chronic viskoplastic material model of the overstresstype has been applied.The results show that PTFE shaft seals (made ofglass fibre filled PTFE compounds) can generate ahigher radial force than PTFE shaft seals which aremade of pure PTFE.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die An-wendung des finiten viskoplastischen KBS-Modellsin der FE-Simulation von PTFE-Manschetten-dichtungen. Insbesondere wird der Einfluss desGlasfasergehaltes auf die Radialkraft und die Pres-sungsverteilung in der Kontakzone analysiert.Die Untersuchungen verdeutlichen, warum Man-schettendichtungen aus glasfaserverstärktem PTFEinfolge des SDE eine höhere Radialkraft erzeugenkönnen als Dichtelemente, die aus reinem PTFEgefertigt wurden.

B 20

Dipl.-Ing. Stefan Meyer, Dr.-Ing., Volkert Martin Wollesen, KT I, Technische Universität Hamburg-Harburg

Tests and Finite-Element Modelling on theContact between a Rotary Shaft Lip TypeSeal and the Shaft in Case of a DynamicEccentricity of the Shaft

Versuche und Finite-Elemente-Modellierungzum Kontakt zwischen Radialwellen-dichtring und Gegenlauffläche bei dyna-mischer Exzentrizität der Welle

In case of a dynamic eccentricity of the shaft thesealing lip of a Rotary Shaft Lip Type Seal will bedeformed dynamically. For certain conditions (revo-lution speed, eccentricity) a lift-off of the sealing lipfrom the shaft occurs. A test principle will be intro-duced which enables the determination of the lift-off

Im Falle eines Unrundlaufs der Welle wird dieDichtlippe eines Radialwellendichtringes (RWDR)dynamisch verformt. Für gewisse Verhältnisse(Wellendrehzahl, Exzentrizität) geschieht ein Abhe-ben der Dichtlippe von der Welle. Es wird ein Ver-suchsaufbau vorgestellt, mit dem dieses Abheben

27

of the sealing lip. Furthermore test results will bepresented. Finally a 3D-FEM-Model will be intro-duced which will be used to simulate the dynamicbehaviour of the sealing lip.

der Dichtlippe erfasst werden kann und es werdenVersuchsergebnisse präsentiert. Schließlich wird ein3D-FEM-Modell vorgestellt, mit dem das dynamis-che Verhalten der Dichtlippe simuliert werden kann.

B 21

Dipl.-Ing. Szabolcs Péteri, Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer, Maschinenelemente und Getriebetechnik,Technische Universität Kaiserslautern

A New Method to Detect and Compute theFollowability Limit of Lip Seals under Dy-namic Conditions

Möglichkeiten zur Erfassung und Ber-echnung der Folgefähigkeit der Dichtlippedynamisch belasteter Radialwellendicht-ringe

The performance of rotary shaft seals is influencedby the shaft speed, the dynamic load and the tem-perature-dependent behavior of the viscoelasticelastomer material.This paper presents experimental and theoreticalresults of dynamically loaded rotary shaft seals toshow the folowability limit of the sealing lip. With anew experimental method will be presented the mo-tion of a lip seal under dynamic conditions. Thesimulation results also show the geometry of thegap between shaft and lip seal.

Das Dichtverhalten eines Radialwellendichtringswird durch zahlreiche Parameter beeinflusst: Nebender Wellendrehzahl und der dynamischen Belastungspielt das Temperaturverhalten des viskoelastischenElastomermaterials eine wichtige Rolle.Im diesem Beitrag werden sowohl experimentelleals auch Berechnungsergebnisse vorgestellt, um dieFolgefähigkeit der Dichtlippe von Radialwellen-dichtringen unter dynamischer Wellenverlagerungzu untersuchen. Mit Hilfe von experimentellen Un-tersuchungen kann die Bewegung der Dichtlippedetektiert werden. Die Berechungen zeigen zudemdie zwischen abhebender Dichtlippe und Versuch-swelle entstehende Geometrie des Spalts.

C � Session 8: Material Characteristics C � Session 8: Werkstoffcharakteristik

C 1

Dr. Klaus Beck, Dipl.-Ing. Alexandra Voda, Dipl.-Ing. Martin Bescher, Freudenberg Forschungs-dienste KG, Weinheim,Dr. Michael Viol, Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik KG, Weinheim

Possibilities for the Use of Nuclear Mag-netic Resonance Spectroscopy (NMR) inRubber Industry

Einsatzmöglichkeiten für Kernspinresonanz(NMR) in der Elastomerindustrie

Nuclear Magnetic Resonance (NMR-) Spectroscopyis not only a powerful tool for structural chemicalanalysis: with less expensive equipment it also al-lows the determination magnetic relaxation times.The measured relaxation times correlate to chainmobility in compounds. For example the cross linkdensity or the ageing state of polymers can be de-termined. Needing extremly short measurementtimes and a very easy sample preparation of onlysmall volumes (roughly 0.06 in³) this method is easyin use, cheap and fast.The principle of the method is reviewed and the useof NMR in quality control of parts, failure analysisand material research is discussed. An outlook onthe future possibilities of NMR in rubber industry isgiven.

Kernspinresonanz (NMR) ist nicht nur ein mächtigesWerkzeug bei der Strukturaufklärung in der Chemie- bereits mit weniger aufwendigen und deutlichkostengünstigeren Geräten lassen sich Aussagenüber magnetische Relaxationszeiten treffen. DieseRelaxationszeiten korrelieren im Falle vonPolymeren mit der Kettenbeweglichkeit des be-trachteten Werkstoffs. Daher läßt sich NMRbeispielsweise zur Bestimmung der Vernetzungsdi-chte oder zur Charakterisierung des Alterungszus-tands polymerer Werkstoffe einsetzen. Die sehrkurze Meßzeit, die völlig unproblematische Proben-präparation, sowie die geringen Probenmengen ma-chen NMR zu einer preisgünstigen und schnellenPrüfmethode.In diesem Beitrag wird das Funktionsprinzip dieserPrüfmethode dargestellt, sowie Anwendungs-

28

möglichkeiten von NMR in der Schadensanalyse,Materialentwicklung, Verfahrenstechnik, sowie derQualitätssicherung diskutiert. Abschließend wird einAusblick über zukünftig denkbare Einsatzgebietevon NMR in der Elastomerindustrie gegeben.

C 2

Dr. rer. nat. Gerhard Streit, Dr. Manfred Achenbach, Parker Hannifin GmbH, Prädifa � PackingDivision, Bietigheim-Bissingen

Leakage, why just at Low Temperatures? Leckage, warum gerade in der Kälte?

All Sealing systems on moving parts show the phe-nomenon of leckage, especially at low tempera-tures. Temperature and frequency of deformationare the main influencing factors on the elastic be-haviour of a sealing system. Therefore it is very im-portant to know the elastic behaviour in the entirerange of loading. Computations on the functionalityor on service life can only be done, if those data areavailable.

Bei allen Abdichtungen an sich bewegenden Teilenstößt man auf das Phänomen der Leckage bei tiefenTemperaturen. Temperatur und Verformungsfre-quenz sind die Haupteinflussgrößen auf daselastische Verhalten einer Gummidichtung. Deshalbist es wichtig, dieses Verhalten im gesamten An-wendungsbereich zu kennen. Nur dann kann man,wie hier an einigen Beispielen gezeigt wird, Voraus-sagen über das Funktionieren des Dichtungssys-tems im Anwendungsbereich machen.