Abdichtungen für Stehlagergehäuse: Lippendichtung oder Labyrinthdichtung

Stehlagergehäuse sind unverzichtbare Komponenten in einer Vielzahl industrieller Anlagen und gewährleisten eine robuste Abstützung rotierender Wellen. Die Leistungsfähigkeit der Lager hängt jedoch in hohem Maße von den Dichtungen ab.

Dichtungen wirken als entscheidende Barrieren. Sie halten Verunreinigungen fern, sichern die Schmierung im Lager und erhalten die Betriebssicherheit der Lagerung. Dichtungstypen für Lager unterscheiden sich je nach Einsatzzweck deutlich.

In diesem Beitrag betrachten wir zwei zentrale Dichtungstypen für Stehlagergehäuse: Lippendichtung versus Labyrinthdichtung.

Kennen Sie bereits Ihre Wellengröße? Nutzen Sie unsere Größentabelle, um das passende UCP-Aggregat zu finden

Lippendichtungen in Stehlagergehäusen verstehen

Was sind Lippendichtungen?

Lippendichtungen sind eine Form der berührenden Dichtung, die speziell für dynamische Wellendichtungen ausgelegt ist.

Abb. 1 Berührende Dichtung

Mit einer innen umlaufenden Kontur stellen diese ringförmigen Elastomere einen direkten Reibkontakt zur Welle her.

Dadurch kann sich zwischen Dichtlippe und Welle ein dünner Schmierfilm halten. Diese Schicht ist für eine wirksame Abdichtung entscheidend.

Sie bestehen in der Regel aus einem Metallgehäuse und einer Dichtlippe aus Elastomer. Viele Ausführungen verfügen zusätzlich über eine Spannfeder, die einen gleichbleibenden Anpressdruck sicherstellt.

Arten von Lippendichtungen

• Einfachlippendichtung

Kostengünstig und ideal für leichte Anwendungen, etwa bei Förderrollen.

Abb. 2 Einfachlippendichtung

• Doppellippendichtung

Die Primärlippe verhindert das Austreten von Schmierstoff, während die Sekundärlippe als Staubschutz dient (z. B. bei Lagerungen in landwirtschaftlichen Anwendungen).

Abb. 3 Doppellippendichtung

• Dreifachlippendichtung

Ideal für extreme Verschmutzungsbedingungen (z. B. in Bergbaumaschinen).

Abb. 4 Dreifachlippendichtung

Gängige Werkstoffe für Lippendichtungen

Lippendichtungen für Stehlagergehäuse bestehen aus Elastomerwerkstoffen. Sie bleiben auch bei hoher Wärme- und Druckbelastung zuverlässig.

Nitrilkautschuk (Buna-N):

• Gute Beständigkeit gegen Mineralöle, Wasser, Kraftstoffe, Fette und Hydrauliköle.

Temperaturbereich:

• • Dauerhaft: -40°C bis 100°C

  • Kurzzeitig: bis 120°C für <72 Std.

  • Dynamischen Einsatz unter -20°C vermeiden

Fluorelastomer (FKM/Viton):

• höhere chemische Beständigkeit (z. B. gegen Benzin und Getriebeöl)

• Geeignet für anspruchsvolle industrielle Umgebungen

Temperaturbereich:

• Dauerbetrieb: -20°C bis +200°C

• Spitze: +230°C (kurzzeitig, <24 Std.)

• Niedertemperatur-FKM (z. B. Viton® GLT): -40°C bis +200°C

• Hochtemperatur-FKM (z. B. Viton® Extreme™): -15°C bis +300°C

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM):

• Hervorragende Beständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen, Ozon und UV-Strahlung

• Ideal für den Einsatz im Freien und bei hohen Temperaturen

Weitere Spezialwerkstoffe

• Aflas

• Simiriz

• Polyurethan

• Polyacrylat

• FEP

• carboxyliertes Nitril

• Fluorsilikon

• HSN

• Silikon

• Neopren

Vorteile von Lippendichtungen

• Wirksame Dichtfunktion: Diese Dichtungen halten Schmierstoffe zuverlässig im System und schützen zugleich vor dem Eindringen von Verunreinigungen wie Schmutz, Staub und Feuchtigkeit. Diese Doppelfunktion bewahrt wichtige interne Komponenten, insbesondere Wälzlager, vor Schäden.

• Geringe Anfangskosten: Sie sind in der Regel kostengünstig in der Herstellung und Beschaffung und stellen damit eine wirtschaftliche Abdichtungslösung dar.

• Einfacher Aufbau: Die schlichte Konstruktion erleichtert Montage und Austausch und trägt so zur Senkung von Arbeits- und Instandhaltungskosten bei.

• Geringer axialer Bauraumbedarf: Durch ihre geringe axiale Einbaubreite ermöglichen sie kompaktere und effizientere Maschinenkonstruktionen, was insbesondere bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil ist.

• Zuverlässige Leistung bei moderaten Bedingungen und niedrigen Drehzahlen: Bei Anwendungen mit niedrigen bis mittleren Drehzahlen und Temperaturen sowie ausreichender Schmierung arbeiten sie zuverlässig. Ihr Kontaktprinzip gewährleistet auch bei geringeren Betriebsgeschwindigkeiten eine wirksame und konstante Abdichtung.

• Großer Einsatztemperaturbereich: Lippendichtungen können – abhängig von ihrer Werkstoffausführung – in einem weiten Temperaturbereich zuverlässig eingesetzt werden. Dadurch eignen sie sich für unterschiedliche Umgebungsbedingungen.

Grenzen von Lippendichtungen

Begrenzte Druckbelastbarkeit

Sie sind nur für geringe bis mittlere Druckdifferenzen ausgelegt. Hohe Drücke können die flexible Dichtlippe verformen und unmittelbar zu Leckage oder vorzeitigem Ausfall führen.

Reibung, Wärme und Verschleiß

• Der ständige Kontakt mit der rotierenden Welle führt zwangsläufig zu Reibverschleiß und Wärmeentwicklung. Dieser Effekt verstärkt sich vor allem unter drei Bedingungen: unzureichender Schmierung, Verschmutzung durch abrasive Partikel und zu hoher Drehzahl.

• Begrenzte Eignung für hohe Drehzahlen: Steigende Drehzahlen erhöhen Reibung und Wärme, beschleunigen den Verschleiß und beeinträchtigen die Dichtwirkung.

Empfindlichkeit gegenüber Wellenzustand

Lippendichtungen reagieren sehr empfindlich auf den Zustand der Welle, was Lebensdauer und Wirksamkeit unmittelbar beeinflusst.

Eine ungeeignete Oberflächenqualität, unzureichende Härte, übermäßiger Rundlauf oder eine Fehlausrichtung können die Dichtung beeinträchtigen.

In manchen Fällen kann ein längerer Einsatz sogar dazu führen, dass die Dichtung selbst Verschleiß oder Riefen an der Welle verursacht, insbesondere bei unzureichender Schmierung.

Umgebungsbedingte Einschränkungen

• Temperaturempfindlichkeit: Hohe Temperaturen, ob durch äußere Wärme oder selbst erzeugte Reibung, können die elastomeren Werkstoffe der Dichtung schädigen. In der Folge verhärtet, versprödet oder verliert die Dichtung ihre Anpresskraft.

• Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen: Zwar sind Lippendichtungen grundsätzlich dafür ausgelegt, Fremdstoffe fernzuhalten, unempfindlich sind sie jedoch nicht. Das dauerhafte Eindringen schwerer oder abrasiver Partikel kann die Dichtlippe oder die Welle beschädigen. Dadurch nimmt die Dichtwirkung ab, und es kommt zu vorzeitigem Ausfall.

Wie werden Lippendichtungen gekennzeichnet?

Neben den branchentypischen Standardkennzeichnungen wie 2RS verwenden einige Hersteller auch eigene spezifische Dichtungscodes.

Einzelheiten entnehmen Sie bitte der folgenden Tabelle.

Labyrinthdichtungen in Stehlagern: Aufbau und Funktion

Was sind Labyrinthdichtungen?

Eine Labyrinthdichtung ist eine berührungsfreie Dichtung, die Lager in rotierenden Maschinen schützt. Sie besteht aus zwei nicht berührenden Ringen, die einen komplexen, verwinkelten Strömungsweg bilden.

Diese Dichtungsausführung begrenzt das Eindringen von Verunreinigungen wie Schmutz, Spritzflüssigkeiten oder Partikeln wirksam.

Funktionsweise von Labyrinthdichtungen

• Ausnutzung der Zentrifugalkraft: Mit der Rotation des Systems werden Partikel durch die Zentrifugalkräfte natürlicherweise nach außen geschleudert. Dadurch entsteht eine nach außen gerichtete Radialkraft, die Verunreinigungen aktiv vom Zentrum der Dichtung wegdrückt.

Abb. 5 Zentrifugalkraft

• Nach innen verlaufender Labyrinthweg: Die innere Geometrie der Dichtung zwingt Verunreinigungen dazu, sich zum Überqueren radial nach innen zu bewegen. Partikel müssen dabei fortlaufend den nach außen wirkenden Zentrifugalkräften entgegenwirken.

• Minimierte Spalthöhe: Das extrem enge Spiel in den Dichtungsspalten erhöht den Strömungswiderstand erheblich. Dadurch wird ein eventuell vorhandener Partikelimpuls abgebaut, sodass nicht genügend Energie zum Durchqueren der Dichtung verbleibt.

Werkstoffe

• Bronze

• Edelstahl

• Aluminiumlegierung, z. B. 6061

• Inconel 718

• Thermoplaste: PI (Polyamidimid), PTFE, PEEK

Gängige Bauarten von Labyrinthdichtungen

Abb. 6 CF-Dichtung

Abb. 7 L-Dichtung

Abb. 8 M-Dichtung

Abb. 9 S-Dichtung

Abb. 10 FA-Dichtung

Vorteile von Labyrinthdichtungen

• Echter berührungsloser Betrieb und kein Verschleiß: Da kein physischer Kontakt besteht, entfallen Reibung, Verschleiß und Wärmeentwicklung an der Dichtstelle. Dies ist der grundlegende und eindeutige Vorteil, aus dem sich die weiteren Vorzüge unmittelbar ableiten.

• Außergewöhnliche Eignung für hohe Drehzahlen und Temperaturen: Da weder Reibung noch Verschleiß auftreten, sind diese Dichtungen eine hervorragende Wahl für Anwendungen mit sehr hohen Drehzahlen. Zudem arbeiten sie auch in deutlich heißeren Umgebungen zuverlässig als Kontakt­dichtungen.

• Lange Lebensdauer und geringer Wartungsaufwand: Da kein Verschleiß auftritt, entspricht die Gebrauchsdauer häufig der Lebensdauer der Anlage selbst. Damit stellen sie eine Lösung für die gesamte Einsatzzeit dar, die den Wartungsaufwand deutlich reduziert und kostspielige Stillstandszeiten für einen Austausch vermeidet.

• Zuverlässiger Langzeitschutz gegen Verunreinigungen in rauer Umgebung: Da Labyrinthdichtungen durch Kontakt nicht verschleißen, bleiben sie über lange Zeit hochwirksam. Deshalb halten sie Luftpartikel und Spritzflüssigkeiten auch in schmutzigen, staubigen oder abrasiven Umgebungen zuverlässig fern.

• Kein Wellenschliff: Schaftverschleiß oder Rillenbildung werden vollständig vermieden, wodurch die Integrität der Welle erhalten bleibt und kostspielige Reparaturen entfallen.

Grenzen von Labyrinthdichtungen

• Keine statische Abdichtung: Im Stillstand der Welle bieten Labyrinthdichtungen nur eine sehr geringe bis keine Abdichtung. Ihre Wirksamkeit beruht auf der dynamischen Rotation zur Begrenzung des Fluidstroms; für das statische Zurückhalten von Medien sind sie daher ungeeignet.

• Begrenzte Druck- und Flüssigkeitsabdichtung: Gegen deutliche Druckdifferenzen, insbesondere bei Flüssigkeiten, sind sie nur eingeschränkt wirksam. Sie wirken vor allem als Strömungsbegrenzer und nicht als absolute Abdichtung. Stehende oder angestaute Flüssigkeiten können diese Dichtungen nicht zuverlässig zurückhalten.

• Empfindlichkeit gegenüber Spiel und Präzision: Ihre Wirksamkeit hängt maßgeblich von präzisen, möglichst kleinen Betriebsspielen ab. Abweichungen infolge von Fertigungstoleranzen, Wärmeausdehnung oder Wellendynamik (Rundlauf, Schiefstellung) mindern die Dichtwirkung erheblich.

• Anfälligkeit für Verstopfung: Die komplexen Strömungswege können durch schwere oder klebrige Partikelverunreinigungen leicht zugesetzt werden, was die Leistung beeinträchtigt oder zu mechanischen Beeinträchtigungen führen kann.

• Höhere Anfangskosten: Um die für einen wirksamen Betrieb erforderliche Präzision zu erreichen, sind häufig aufwendige Bearbeitungs- und Montageprozesse notwendig, was die anfänglichen Herstellungs- und Installationskosten erhöht.

Direkter Vergleich: Radialdichtung mit Dichtlippe vs. Labyrinthdichtung

Die Wahl der richtigen Dichtung für Ihr Stehlager ist eine entscheidende Entscheidung.

Labyrinthdichtungen eignen sich ideal für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, etwa in Elektromotoren und Turbinen. Ihr reibungsfreier Betrieb ist in diesen Einsatzbereichen ein wesentlicher Vorteil.

Dichtlippen eignen sich dagegen als kostengünstigere Lösung für allgemeine Maschinen. Sie bieten eine sehr gute statische Abdichtung und sind vor allem für Anwendungen mit geringeren Drehzahlen und moderater Verschmutzung geeignet.

Die richtige Dichtung für Ihr Stehlager wählen

Die Auswahl der passenden Dichtung ist entscheidend für die Lebensdauer Ihres Stehlagers.

Wenn Sie die Einsatzbedingungen sorgfältig berücksichtigen – insbesondere Drehzahl, Temperatur, Druck und das Vorhandensein von Verunreinigungen – und dabei die spezifischen Vor- und Nachteile von Radialwellendichtungen und Labyrinthdichtungen einbeziehen, stellen Sie einen optimalen Schutz sicher.

Kontaktieren Sie noch heute unser Technikteam für eine fundierte Beratung zur optimalen Dichtungslösung.

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