Der Sieg über die Reibung - Hydraulik Dichtungen für Hydraulikzylinder

Die Frage "dicht oder reibungsfrei" beschreibt bei Hydraulik-Zylindern schon lange nicht mehr die Quadratur des Kreises. Längst ist der Einsatz moderner Hydraulik selbst unter Reinraum-Bedingungen möglich. Doch die Verhältnismäßigkeit von Kosten und Leistung ist bei jeder Anwendung eine neue Herausforderung. Hänchen Hydraulik aus Ostfildern bietet deshalb vier unterschiedliche Dichtungskombi-nationen. Durch diese Produktvielfalt lassen sich heute sämtliche Dichtungsprobleme lösen, gerade auch in Anwendungen, in denen die Länge der Kolbenstange oder die hohe Hub-Geschwindigkeit, das Reibungsverhalten und die Toleranz gegen Querkräfte besonders hohe Ansprüche stellen. Dies ermöglicht das breite Angebot mit den Feldern Standard, gehobene Einsatzbereiche, Hochleistungs-anwendungen besonders in Test- und Prüfeinrichtungen und Highend-Anwendungen mit zusätzlichen Querkräften. Diese Variantenvielfalt ist eine der Schlüssel-Kompetenzen des Unternehmens aus Ostfildern bei Stuttgart.

So erschließt Hänchen den Anwendern neue Dimensionen: beispielsweise beim Schießen eines Webschiffchens mit einer Beschleunigung von 850 g, beim Rütteln von vielen Tonnen flüssigen Stahls mit mehreren Hertz in der Kokillen-Oszillation, bei der Vibration in Test-einrichtungen mit einer geregelten Sinusschwingung von 400 Hz oder beim dynamischen Langzeittest des Airbus A380 mit 163 Hydraulik-Zylindern. Der Schlüssel zu diesen Spitzenleistungen ebenso wie zu preiswerten Qualitätsprodukten für das ganze Spektrum hydraulischer Linearantriebe ist die optimale Dichtungs-kombination. Selbst Höchstleistungs-Anwendungen können oft mit Katalog-Produkten ohne Einzelkonstruktions-Kosten und -Risiken realisiert werden. Deshalb findet man Hänchen-Lösungen unter anderem in Falzanlagen und Pressen, in dynamischen Langzeittests von Automobil-Komponenten und für ganze Fahrzeuge, in Schockprüfsystemen oder Prüfmaschinen für die dynamische Bauteil- und Werkstoffprüfung sowie in zahllosen anderen Anwendungen unterschiedlichster Branchen, wie der Kunststoff- und Stahl-Verarbeitung, in Werkzeugmaschinen und Gießereianlagen sowie im gesamten Maschinen- und Anlagenbau.

Servoslide® – für Standardaufgaben

Mit dem Markennamen Servoslide® bezeichnet Hänchen die kostengünstige aber bereits sehr hochwertige Basis-Qualität. Optimierte Reibungseigenschaften, Vibrationsarmut und weitgehende Stick-Slip-Freiheit sind auch hier selbstverständlich. Sie resultieren unter anderem aus einem Konstruktionsmerkmal, das die Hydraulik-Experten aus Ostfildern inzwischen auf nahezu alle Katalog-Zylinder ausgedehnt haben: Diese sind mit einer aufgespritzten und nachbearbeiteten Kunststoffführung ausgerüstet. Die Gleitflächen der Kunststoffführung wirken vibrationsdämpfend, vermeiden Kantenpressung und gewährleisten weitgehend stick-slip-freie Bewegungen. Sie garantieren darüber hinaus auch eine gewisse Aufnahmefähigkeit für Seitenkräfte. Die ungewöhnlich lange Lebensdauer ist durch die hohe Fertigungsgenauigkeit ebenso sichergestellt wie kleine Führungsspiele.

Servocop® – für gehobene Anwendungen

Bei den Dichtungskombinationen mit dem Markennamen Servocop® sorgt ein zusätzlicher kolbenstangenseitiger Dichtring unter anderem für praktisch stick-slip-freie Bewegungen bei sehr geringen (bis 0,02 m/s) und sehr hohen (bis 2 m/s) Kolbengeschwindigkeiten. Damit deckt diese Qualität ein sehr großes Spektrum bis hin zum Test- und Prüfbereich ab. Die Leckagefreiheit wird bei diesem sehr reibungs-armen Dichtungspaar durch einen zusätzlichen drucklosen Lecköl-Anschluss mit abschließender Lecköl-Dichtung ermöglicht. So lassen sich bei dieser preisgünstigen Qualitätslösung sehr geringe Reibung und Dichtigkeit miteinander vereinbaren. Denn trotz sehr hoher Leistung gehört die Baureihe Servocop® in den mittleren Preisbereich.

Servofloat® – Höchstleistung für den Testbereich

Für hochdynamische Anwendungen ist zweifelsfrei die patentierte schwimmende Ringspalt-Dichtung von Hänchen mit dem Namen Servofloat® besonders geeignet. Zylinder mit dieser Dichtungs-qualität dichten praktisch reibungsfrei ab. Bei äußerst langsamen und sehr schnellen Bewegungen realisieren sie einen berührungsfreien Druckabbau nach außen, höchste Positionier- und Wiederhol-genauigkeit und sind stick-slip-frei. In Zylindern mit diesen Dichtungskombinationen wird beim Systemstart über die Zylinder-kammern ein hydrodynamischer Ölstrom in der Ringspalt-Dichtung aufgebaut, sodass sich diese Dichtung metallisch berührungslos "schwimmend" radial um die Kolbenstange zentriert. Ein Drosselspalt baut den anliegenden Druck ab und erzeugt so einen berührungs-freien Dichtspalt von wenigen 1/100 mm. Dieser patentierte technische Kniff funktioniert aber nur durch eine Produktions-genauigkeit im Bereich weniger µm, denn ansonsten führt die Leckage zu hohen hydraulischen Verlusten. Das austretende Lecköl wird drucklos über einen Sammelanschluss in den Fluidkreislauf zurückgeführt. Das Fehlen einer berührenden druck-beaufschlagten Dichtung minimiert die Haft- und Gleitreibung im Zylinder. Einziges berührendes Element sind die reiboptimierten Führungsbänder der Kolbenstange und die Fluid-Abstreifer auf der drucklosen Seite der Lecköl-Abführung. Auch ein Zylinder mit schwimmender Ringspalt-Dichtung kann relativ hohe Querkräfte aufnehmen. Diese Reihe verfügt darüber hinaus durch die mit Spezialbronze beschichteten Kolben- und Lagerflächen über Notlauf-Eigenschaften, die zusätzlich die Betriebssicherheit noch einmal erhöhen. Ein weiterer ganz entscheidender Vorteil dieser Dichtung ist der Preis. Denn diese Qualität unterscheidet sich nur bei Anwendungen mit einem Hub bis zu 250 mm in den etwas niedrigeren zulässigen Seitenkräften von Zylindern mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung, bringt aber einen Preisvorteil von etwa 30 %. Bei Anwendungen mit längerem Hub ist Servofloat® die Lösung erster Wahl.

Servobear® – Highend selbst bei Querkräften

Wo dagegen sehr hohe Querkräfte wirken und der Wunsch nach extrem niedriger Reibung besteht, sind Zylinder mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung das Maß der Dinge – und teilweise auch Konstruktionsvorschrift. Denn mit dieser Dichtungskombination, die unter dem Markennamen Servobear® im Katalog von Hänchen zu finden ist, lassen sich auch Antriebslösungen in Grenzbereichen realisieren. Bei Servobear® wird die Kolbenstange durch das Aufbringen von hydraulischem Druck in vier Taschen im Ölstrom schwebend hydraulisch eingespannt und positioniert. Dabei sind Stangenführung und Dichtung ein einziges Bauteil. Nur die Abstreifer verursachen ein vernachlässigbares Mindestmaß an Reibung. Die Hydrostatik in diesen Dichtungskombinationen sorgt für eine Zentrierung der Kolbenstange entgegen eventuellen Querkräften. Die Druckversorgung des hydrostatischen Lagers erfolgt intern über den Systemdruck. Die berührende Lecköl-Dichtung und der Schmutz-abstreifer stehen nicht unter Druck. Somit ergibt sich eine sehr geringe und über den ganzen Druckbereich konstante Restreibung. Auch hier erfolgt die Ableitung des Lecköls drucklos am Lecköl-Anschluss, es muss nicht abgesaugt werden. Anwendung findet diese Technik in Automobil- und Flugzeugtests ebenso wie in unter-schiedlichen Industrie-Anwendungen mit einem mechanisch hoch anspruchsvollen Umfeld. Die Spitzenausführung dieser Baureihe ist eine besonders kompakte und leichte Konstruktion, die der Hydraulik-Spezialist als Einheit von Aufbauplatte und Hydraulik-Zylinder aus einem Aluminium-Block fertigt. Zusätzlich ist in diesen kompakten Antriebsblock auch noch ein Wegmess-System integriert. Diese Konstruktion ist Teil einer Baureihe, die insgesamt den Leistungsbereich von 4 bis 600 kN ab-deckt.

Es geht noch mehr ...

Zusätzlich bietet das Unternehmen eine nahezu unbegrenzte Zahl möglicher Sonderkonfigurationen im Dichtungsbereich, mit denen beispielsweise der Einsatz spezieller Fluide, extreme Temper-aturbedingungen, Höchstgeschwindigkeiten bis zu 40 m/s oder der Einsatz von Hydraulik-Zylindern unter besonders rauen Umwelt-bedingungen möglich werden. Mit diesem Technologiespektrum zeigen die Hydraulik-Spezialisten der Herbert Hänchen GmbH & Co. KG aus Ostfildern bei Stuttgart, was moderne Dichtungskombi-nationen leisten können.

Jörg Beyer