Wellendichtung für Rotationsmotoren von Gesteinsbohrern: Funktionsweise und Auswahl einer Ersatzdichtung

Der Hydraulikmotor, der den Schaftadapter eines Bohrhammers dreht, besitzt eine Abtriebswelle, die sich kontinuierlich innerhalb eines Gehäuses voller Schmieröl dreht; eine kleine Gummidichtung ist das einzige Element, das verhindert, dass dieses Öl entlang der Welle austritt. Diese Dichtung ist einer anderen Art von Beanspruchung ausgesetzt als die tassen-Dichtung oder membran anderweitig beschriebenen Dichtungen: Sie muss keinen hohen Druck abhalten, sondern vielmehr eine kontinuierlich rotierende Welle dauerhaft – solange der Bohrhammer in Betrieb ist – abdichten. In diesem Artikel wird erläutert, wie eine Drehmotorwellendichtung tatsächlich funktioniert, warum sie auf charakteristische Weise versagt und worauf zu achten ist, bevor eine Ersatzdichtung bestellt wird.

Was ist eine Drehmotorwellendichtung bei einem hydraulischen Bohrhammer?

Die Drehmotorwellendichtung ist eine radiale Lippen-Dichtung, die um die Abtriebswelle des Hydromotors angebracht ist, der den Schaftadapter des Bohrhammers antreibt. Sie sitzt dort, wo diese Welle aus dem Motorgehäuse austritt, und dichtet das Schmieröl im Gehäuse ab, während die Welle sich ungestört mit Betriebsdrehzahl kontinuierlich drehen kann.

Dieser Dichtungstyp wird auch häufig als Drehschaftdichtung, radiale Lippen-Dichtung oder Öldichtung bezeichnet; das gleiche grundsätzliche Design kommt in einer breiten Palette rotierender Maschinen zum Einsatz – von Automobilgetrieben bis hin zu Industriemotoren. Was die Anwendung beim Bohrhammer spezifisch macht, ist die Betriebsumgebung: Dauerbetrieb, Vibrationen, die vom Schlagmechanismus übertragen werden, sowie eine exponierte Lage, die denselben Staub und Schmutz ausgesetzt ist wie der vordere Kopf.

Wie hält eine rotierende Lippen-Dichtung tatsächlich Öl an einer sich drehenden Welle zurück?

Eine rotierende Lippendichtung funktioniert durch eine flexible Dichtlippe, die ständig mit der rotierenden Welle in Kontakt steht und üblicherweise durch eine kleine kreisförmige Gummiringfeder gegen diese gedrückt wird, um die Kontaktkraft auch bei Verschleiß der Lippe im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten. Der Querschnitt der Lippe ist meist asymmetrisch gestaltet, wobei die Seite zur Ölseite steiler geneigt ist als die Seite zur Luftseite – dies dient nicht nur der Fixierung der Lippe: Bei Rotation der Welle erzeugt diese Asymmetrie eine geringe hydrodynamische Pumpwirkung, die das Öl aktiv zurück in das Gehäuse fördert, anstatt sich lediglich passiv auf die Sperrwirkung der Lippe zu verlassen.

Fortgeschrittenere Konstruktionen fügen der Lippenoberfläche feine spiralförmige Rillen oder Erhebungen hinzu, um diese Pumpwirkung gezielt zu verstärken; in einigen Fällen sind sie so konstruiert, dass sie unabhängig von der Drehrichtung der Welle funktionieren. Bei einem Drehmotor für Bohrgeräte, bei dem die Welle je nach Bohr- und Stangenwechselvorgängen in beide Richtungen drehen kann, ist diese bidirektionale Funktionalität wichtiger als bei einem Motor, der sich stets nur in einer Richtung dreht.

Die grundlegende Voraussetzung, die eine solche Dichtung an jeder Stelle des Wellenumfangs erfüllen muss, ist, dass der Kontakt-Druck der Lippe stets über dem Druck der zurückgehaltenen Substanz liegen muss. Finite-Elemente-Studien an federbelasteten rotierenden Lippendichtungen bestätigen dies direkt und zeigen zudem, wie viel dynamische Leistungsfähigkeit eine gut konstruierte Dichtung tatsächlich besitzt: In einer Studie zu einer Dichtung mit einer radialen Wellenlaufunrundheit von 0,2 mm (die Welle wackelt leicht exzentrisch während der Drehung) bei einem Innendruck von 0,2 MPa hielt das optimierte Design den Kontakt-Druck an jeder Position während der vollen Umdrehung konstant über dem Medium-Druck, ohne lokale Druck-Einbrüche, und begrenzte die gemessene Leckrate auf etwa ein halbes Gramm pro Stunde. Diese Art dynamischen Nachführens – nicht nur statischen Kontakts, wenn die Welle vollkommen still und zentriert steht – ist genau das, was die Gummiringfeder (Garter spring) und die Flexibilität der Lippe tatsächlich leisten sollen.

Warum ist eine Dichtung für eine Rotationsmotorwelle nicht zur Druckhaltung ausgelegt?

Es ist ein verbreiteter und kostspieliger Irrtum, eine Rotationswellendichtung so zu behandeln, als ob es sich um eine Druckdichtung handelte. Ist es aber nicht. Eine Standard-Lippen-Dichtung ist im Allgemeinen nur für eine geringe Druckdifferenz ausgelegt, die üblicherweise im Bereich weniger bar liegt – deutlich unter dem Betriebsdruck, der an anderen Stellen des hydraulischen Kreislaufs des Bohrgeräts auftritt. Die Dichtung wird unter der Annahme konstruiert, dass der innere Gehäusehohlraum des Motors, in dem die Dichtung tatsächlich sitzt, durch den Gehäuse-Drain-Kreislauf nahe dem Atmosphärendruck gehalten wird.

Dieser Unterschied ist entscheidend, denn er verändert die Sicht darauf, was die Dichtung tatsächlich schützt: nicht die Eigenfestigkeit der Dichtung selbst, sondern vielmehr der Zustand der Gehäuse-Drain-Leitung, die von vornherein dafür sorgt, dass kein Druck auf die Dichtung wirkt. Selbst eine vollkommen intakte Wellendichtung kann rasch versagen, wenn dieser unterstützende Kreislauf seine Funktion nicht erfüllt – ein Thema, das umfangreich genug ist, um einer eigenen detaillierten Betrachtung zu bedürfen.

Was geschieht, wenn die Wellendichtung des Drehmotors versagt?

Sobald die Dichtlippe den Wellenschaft verlässt oder die Gummiringfeder an Spannung verliert, kann Öl entlang der Welle aus dem Motorgehäuse austreten. In leichten Fällen zeigt sich dies als langsames Öltröpfeln im Bereich der Motorwelle; bei fortgeschritteneren Ausfällen – insbesondere dann, wenn das Gehäuse unter zu hohem Druck betrieben wurde – kann die Dichtlippe vollständig aus ihrer Bohrung herausgedrückt werden, was zu einem deutlich schnelleren Ölverlust führt.

Über die sichtbare Undichtigkeit hinaus öffnet eine defekte Wellendichtung zudem einen Weg für Staub und Bohrpartikel, von außen in das Motorgehäuse einzudringen, da dieselbe Lippe, die das Öl im Inneren hält, auch Verunreinigungen ausschließt. Ein Versagen der Wellendichtung kann daher zu einem Kontaminationsproblem für den gesamten Motor werden – nicht nur zu einem örtlichen Ölaustritt.

Wie erkennen Sie, ob die Wellendichtung Ihres Rotationsmotors ausgefallen ist?

Eine sich verschlechternde Wellendichtung zeigt sich in der Regel durch eines oder mehrere der folgenden Anzeichen:

• Sichtbares Öltröpfeln oder Tropfen aus dem Bereich der Motorwelle während oder nach dem Betrieb.
• Ein Abfall des Ölstands im Motorgehäuse oder eine Ölkontamination an Stellen, an denen sie nicht auftreten sollte.
• Eine sichtbare Rille, die sich am Wellenabschnitt an der Dichtungsauflagefläche gebildet hat und bei der Inspektion festgestellt wird.
• Staub oder Schmutzpartikel im Inneren des Motorgehäuses beim Zerlegen – ein Hinweis darauf, dass die Dichtung sowohl Kontamination eindringen als auch Öl austreten lässt.
• Ungewöhnliche Druckwerte am Gehäuse-Entlüftungsanschluss, die auf die zugrundeliegende Ursache und nicht allein auf die Dichtung hindeuten.

Die nachstehende Tabelle verknüpft diese Symptome mit wahrscheinlichen Ursachen sowie einer sinnvollen nächsten Prüfmaßnahme.

Was verursacht einen vorzeitigen Ausfall der Wellendichtung?

Mehrere Bedingungen verkürzen die Lebensdauer der Wellendichtung eines Drehmotors; die erste auf dieser Liste ist bei weitem die häufigste Ursache im Feld:

• Übermäßiger Gehäusedruck durch eine eingeschränkte, geknickte, verstopfte oder zu kleine Gehäuse-Entlastungsleitung – ein Problem, das in der Hydromotor-Fehlersuche allgemein als Hauptursache für den Ausfall der Wellendichtung anerkannt ist.
• Ein Steuerventil, das beim Zentrieren seinen Rücklaufpfad vor seinem Versorgungspfad schließt und dadurch einen kurzzeitigen Druckanstieg im Rücklaufkreis des Motors erzeugt, dem nur der Weg über die Wellendichtung bleibt.
• Verschmutzung, die von einer defekten oder fehlenden Staubdichtung an die Dichtlippe gelangt und den Verschleiß der Lippe unmittelbar beschleunigt.
• Eine abgenutzte oder korrodierte Wellenoberfläche an der Kontaktstelle zur Dichtung, wodurch selbst eine neue, korrekt dimensionierte Dichtung nicht ordnungsgemäß dichtet.
• Falsche Montage, z. B. eine beschädigte oder verrutschte Gummifeder oder eine schräg in ihrer Bohrung eingebaute Dichtung.

Die Vorverdichtung der Lippe gegen die Welle muss ebenfalls innerhalb eines ziemlich engen Toleranzbereichs liegen – vergleichbar mit der Vorladungsempfindlichkeit, die bei anderen Dichtungstypen in dieser Serie an anderer Stelle besprochen wird. Simulationsuntersuchungen einer vergleichbaren federbelasteten Elastomer-Dichtung um eine rotierende Welle ergaben, dass eine Steigerung der Vorverdichtung von 8 % auf etwa 10 % die Kontaktspannung und die Dichtleistung stetig verbesserte; bei weiterer Steigerung auf rund 14 % verlagerte sich jedoch der Punkt maximaler Spannung zur Fase der Dichtung und führte dort zu einer starken, lokal begrenzten Spannungskonzentration – dem mechanischen Kennzeichen dafür, dass das Elastomer in jede erreichbare kleine Spaltbreite hineingepresst wird. Dieselbe Studie zeigte zudem, dass bei steigendem Innendruck – selbst bei nur geringer Spaltbreite – das Gummi in diese Spalte gedrückt wurde und die lokale Spannung am Extrusionspunkt stark anstieg: von etwa 10 MPa bis zu maximal 75 MPa bei mehrfacher Druckerhöhung. Eine Wellendichtung verfügt im Feld nicht über eine justierbare Vorverdichtung; diese Forschung erklärt jedoch, warum eine Dichtung, die ihre vorgesehene Passform verloren hat – etwa durch eine abgenutzte Bohrung, eine verrutschte Feder oder ein falsches Ersatzteil – bevorzugt an einer bestimmten, lokal begrenzten Stelle versagt, statt sich gleichmäßig abzunutzen.

Die Ausrichtung ist ein damit zusammenhängendes, aber eigenständiges Problem im Vergleich zur Vorverdichtung. Neben einfacher exzentrischer Laufungen wurde in der Forschung zu rotierenden Lippendichtungen auch gezielt die winklige Fehlausrichtung untersucht – also die Situation, bei der die Dichtung leicht gekippt relativ zur Wellenachse sitzt, anstatt rechtwinklig zur Welle eingebaut zu sein. Diese Untersuchungen ergaben, dass eine winklige Fehlausrichtung das Kontaktmuster der Lippe auf genuinely dreidimensionale Weise verändert: Sowohl die Kontaktbreite als auch der Kontaktdruck werden entlang des Umfangs deutlich ungleichmäßig, selbst wenn die mittlere Leckrate nicht zwangsläufig zunimmt. Die praktische Konsequenz für die Montage ist einfach, obwohl die zugrundeliegende Mechanik komplex ist: Eine Wellendichtung muss rechtwinklig in ihrer Bohrung sitzen – nicht nur zentriert sein –, denn eine ungleichmäßige Kontaktverteilung konzentriert den Verschleiß an bestimmten Stellen, statt ihn gleichmäßig über die gesamte Lippenkontaktfläche zu verteilen.

Warum ist der Gehäusedruck am Fallrohr für diese Dichtung so entscheidend?

Die zulässige Druckbelastung einer rotierenden Lippenabdichtung ist im hydraulischen Vergleich bescheiden; die Gehäuse-Entlastungsleitung des Motors dient speziell dazu, den Betrieb der Dichtung deutlich unterhalb dieser Grenze zu halten, indem sie für interne Leckagen einen Weg mit geringem Widerstand zurück zum Tank bereitstellt. Wenn dieser Weg eingeschränkt ist – etwa durch eine verstopfte Leitung, eine zu kleine Armatur, ein Filterelement, das Gegendruck erzeugt, oder eine Ventilkonfiguration, die Druck im Rücklaufkreis festhält – steigt der Druck im Gehäuseinnenraum, und dieser Druck wirkt unmittelbar auf die Dichtlippe.

Das praktische Ergebnis ist, dass eine Wellendichtung, die ersetzt wird, ohne das zugrundeliegende Gehäuse-Entlastungsproblem zu beheben, in der Regel innerhalb eines ähnlichen Zeitraums erneut versagt, da die neue Dichtung denselben übermäßigen Druck ausgesetzt ist, der die alte beschädigt hat. Aus diesem Grund behandeln erfahrene Hydrauliktechniker wiederholte Versagen von Wellendichtungen am selben Motor grundsätzlich als Problem des Gehäuse-Entlastungskreises, solange nicht das Gegenteil nachgewiesen ist, statt vorschnell von einer Serie defekter Komponenten auszugehen.

Was sollten Sie vor dem Austausch der Wellendichtung prüfen?

Bevor Sie eine neue Wellendichtring bestellten, helfen einige Prüfungen, den Ausfall zu bestätigen und Wiederholungen zu vermeiden:

1. Überprüfen Sie die Gehäusedrainleitung auf Knicke, Verstopfungen oder eine zu kleine Armatur und stellen Sie sicher, dass sie direkt zum Tank führt, ohne durch ein restriktives Filter oder ein Ventil zu laufen.
2. Prüfen Sie bei Vorhandensein geeigneter Messgeräte den Gehäusedruck des Motors anstelle einer Annahme, die Leitung sei frei, nur weil sie optisch intakt erscheint.
3. Untersuchen Sie die Wellenoberfläche an der Kontaktstelle zur Dichtring auf Riefenbildung, Grübchen oder Korrosion, die verhindern könnten, dass ein neuer Dichtring richtig abdichtet.
4. Stellen Sie fest, ob wiederholte Ausfälle auf ein Ventil- oder Schaltkreisproblem anderswo im Hydrauliksystem hindeuten – insbesondere auf ein Problem, das Druckspitzen beim Anhalten oder Umkehren des Motors verursachen könnte.
5. Überprüfen Sie den Zustand jeder Staubdichtung, die den Wellendichtring vor äußerer Kontamination schützt, und ersetzen Sie diese gleichzeitig, falls Abnutzung erkennbar ist.

Wie wählen Sie den richtigen Ersatz-Wellendichtring aus?

Wenn die Ursache behoben ist, bestimmen drei Faktoren die richtige Ersatzdichtung:

• Eine exakte Passung der Abmessungen an Durchmesser, Bohrung und Breite der Motorwelle, da Rotationslipdichtungen präzise dimensioniert sind und im Allgemeinen nicht zwischen verschiedenen Motormodellen austauschbar sind.
• Ein Werkstoff und eine Lippenkonstruktion, die auf den verwendeten Gehäuseöltyp, die Betriebstemperatur sowie das Drehmuster (Eindrehbetrieb versus Wechseldrehbetrieb) abgestimmt sind – dies wird ausführlicher in einem ergänzenden Artikel zu Wellendichtungswerkstoffen behandelt.
• Die Überprüfung des Zustands und der korrekten Positionierung der Gummiringfeder, denn eine Dichtung mit verschobener oder fehlender Feder erzeugt keine ausreichende Lippenkontaktkraft, selbst wenn das Elastomer ansonsten in Ordnung ist.

Wo können Sie eine zuverlässige Ersatz-Wellendichtung beziehen?

Da die Abmessungen von Wellendichtungen spezifisch für jedes Motormodell sind, hängt die Beschaffung davon ab, einen Lieferanten zu finden, der die genaue Spezifikation Ihres Motors erfüllt – und nicht lediglich ein allgemein dimensioniertes Teil liefert.

Nanjing Hovoo Machinery Technology Co., Ltd., ein chinesischer Dichtungshersteller, der im Jahr 2013 gegründet wurde, fertigt Dichtungskomponenten aus PU, Gummi und PTFE, darunter Rotationswellendichtungen für die Hydromotoren von Gesteinsbohrmaschinen und Bohrgeräten; diese Dichtungen sind auf wichtige Gerätemarken hin zugeordnet, und das Unternehmen gibt an, kostenlose technische Unterstützung anzubieten, um vor Auftragserteilung die richtigen Abmessungen und Werkstoffe für einen bestimmten Motor zu bestätigen.

Falls Sie unsicher sind, welche Wellendichtung Ihr Motor benötigt, ist es der zuverlässigste Weg, um eine passende und langlebige Dichtung zu erhalten, wenn Sie dem Lieferanten das Motormodell oder die vorhandene Teilenummer der Dichtung sowie eine kurze Beschreibung Ihrer typischen Betriebsbedingungen (Temperatur, Drehmuster und Gehäuseölsorte) mitteilen, damit dieser die Angaben mit bekannten Motorspezifikationen abgleichen kann.

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1. Sun H., Zhang X., Liang X., Wang H., Yang Y. „Modellierungs- und Simulationsforschung zur rotierenden Dichtstruktur des exzentrischen Wellenlochs.“ Hydraulik, Pneumatik & Dichtungen, 2026, (05): 29–36.
2. Xu X., Luo B., Jia X., Chen S., Guo F. „Optimierungsentwurf radialer Lippenringe unter Hochdruck- und radialer Laufungleichförmigkeitsbedingungen.“ Lubrication Engineering, online vor dem Druck erschienen, 2026.
3. Xu L., Li Z., Qiu H., Zou G., Liu C., Guo F. „Einfluss der winkligen Exzentrizität auf die Leistung rotierender Lippenringe.“ Lubrication Engineering, online vor dem Druck erschienen, 2026.