Hochdruck-NBR- und PU-O-Ringe für hydraulische Bagger und Bergbausattelkipper

Die immense Leistung hydraulischer Bagger und ultraklassiger Bergbausattelzugmaschinen (Transportfahrzeuge) stammt aus Hydrauliksystemen, die üblicherweise bei Drücken zwischen 300 und 500 bar arbeiten. Diese Systeme stellen das Kreislaufsystem der Maschine dar und versorgen sämtliche Funktionen – von der Bewegung des Auslegers und des Eimerarms über Lenkung bis hin zur Bremsung – mit Energie. Die Dichtungen in diesem Umfeld sind einer ständigen Belastung durch hohen Druck, Druckspitzen (Stoßlasten), hohe Temperaturen (sowohl durch Umgebungsbedingungen als auch durch Fluidkompression) sowie kontinuierliche dynamische Bewegung ausgesetzt. Ein Versagen kann zu Leistungsverlust, Umweltverschmutzung und katastrophalen Schäden am System führen.

Nitrilkautschuk (NBR) bleibt das gebräuchlichste Dichtungsmaterial für Hydrauliksysteme mit herkömmlichen mineralischen Hydraulikflüssigkeiten (Typ HLP). Er bietet ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis, gute Beständigkeit gegenüber der Flüssigkeit, einen ausreichenden Temperaturbereich für die meisten Anwendungen sowie ausreichende mechanische Eigenschaften. Für viele statische Dichtungen (O-Ringe an Anschlussstellen, Flanschdichtungen) und weniger anspruchsvolle dynamische Anwendungen ist NBR vollkommen geeignet. Standard-Compounds wie 70 Shore A oder 90 Shore A werden je nach Nutzgeometrie und Druck ausgewählt.

In den kritischsten dynamischen Zylinderanwendungen —insbesondere bei Kolben- und Stangendichtungen in den massiven Hub- und Kippzylindern —Ist Polyurethan (PU oder AU) häufig das Material der Wahl. Polyurethan-Elastomere sind keine Kautschuke, sondern Polymere mit einer deutlich anderen Struktur, die ihnen außergewöhnliche Eigenschaften verleiht:

· Extreme Abrieb- und Extrusionsbeständigkeit: Sie gelten als die verschleißfestesten Polymerdichtungen, die derzeit verfügbar sind, und können seitlichen Belastungen sowie potenziellem Metall-Metall-Kontakt in großen Zylindern mit langem Hub standhalten.

· Hohe Zugfestigkeit und Tragfähigkeit: Sie können sehr hohe Drücke aushalten, ohne sich zu verformen oder in Spalträume einzudrücken (zu extrudieren).

· Ausgezeichnete Risswiderstandsfähigkeit.

  Ihr Nachteil ist ein eingeschränkterer Temperaturbereich (typischerweise −40 °°C bis +100 °°C) sowie eine geringe Beständigkeit gegenüber heißem Wasser, Dampf und bestimmten Chemikalien. Sie werden hauptsächlich mit Hydraulikölen eingesetzt.

OEMs wie Caterpillar, Komatsu und Hitachi stellen detaillierte Servicehandbücher zur Verfügung, in denen für jedes Zylindermodell genau festgelegte Dichtungssätze spezifiziert sind. Diese Sätze enthalten häufig eine Kombination aus verschiedenen Werkstoffen: PU für die primären drucktragenden Dichtungen, NBR für sekundäre Dichtungen und Wischer sowie gegebenenfalls PTFE-Stützringe für Anwendungen mit extrem hohem Druck.

Die Einführung autonomer und ferngesteuerter Bergbaumaschinen in der Pilbara-Region Australiens sowie an einigen US-Minen führt eine weitere Komplexitätsebene ein. Die Zuverlässigkeit von Dichtungen gewinnt noch mehr an Bedeutung, da ein Leck an einem unbemannten Fahrzeug unbemerkt bleiben kann, bis es zu einem Ausfall führt – was teure Fern-Diagnosen und die Entsendung eines Reparaturteams zur Folge hat. Vorhersageorientierte Wartungsstrategien, bei denen Sensoren zur Überwachung der Reinheit, Temperatur und Druckentwicklung der Hydraulikflüssigkeit eingesetzt werden, werden mit Daten zur Lebensdauer der Dichtungen kombiniert, um deren Austausch während geplanter Wartungsfenster zu terminieren und so die Maschinendisponibilität in diesen kapitalintensiven, rund-um-die-Uhr-Betrieben zu maximieren.