Querschnitt der Wellendichtung für Windenergieanlage von SKF

Die Dichtungsgeometrie soll die Gefahr verringern, dass die Feder beim Einbau verloren geht. (Bild: SKF)

Die Instandhaltung von Windenergieanlagen bringt viele Herausforderungen mit sich, erst recht, wenn die Anlagen  in abgelegenen Gebieten wie im Gebirge oder auf See installiert werden. Dort kommt es darauf an, dass sie zuverlässig arbeiten und eine hohe Verfügbarkeit aufweisen. Dem Schutz der Anlagen dienen in erster Linie die Hauptwellendichtungen, die äußere Einflüsse vom Hauptlager und den Getriebekomponenten fernhalten. Außerdem verhindern sie das Austreten von Schmierstoffen. Nun haben SKF-Ingenieure eine neue Generation radialer Wellendichtringe für dieses Anforderungsprofil entwickelt: die HRS-Reihe.

Weil die neuen Dichtungen aus G-Ecopur leichter und kompakter sind als Labyrinthdichtungen, ermöglichen sie den Herstellern eine bessere Raumausnutzung bei geringerem Gondelgewicht. Die radialen Wellendichtringe stehen in drei verschiedenen Ausführungen für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung:

  • Die Dichtung HRS1 ist primär darauf ausgelegt, den Schmierstoff im Turbinenlager und -getriebe zu halten. Zu diesem Zweck kann sie große Fluchtungsfehler aufnehmen, wie sie in dieser Art von Ausrüstung nicht selten vorkommen: Je nach Wellengröße verträgt die HRS1 koaxiale Fluchtungsfehler von bis zu drei Millimeter.
  • Bei Anwendungen, in denen der Schutz vor äußerer Verunreinigung durch Staub oder Feuchtigkeit oberste Priorität hat, kann die HRS1-Dichtung durch eine HRE-Abstreiferdichtung ergänzt werden. Das sorgt praktisch für eine zusätzliche äußere Dichtlippe, welche der Hersteller ebenfalls weiterentwickelt hat. Im entsprechenden Portfolio des Unternehmens bietet die HRE-Version dank ihrer starken Dichtlippe den besten Schutz.
  • Für weniger stark verschmutzte Umgebungen bietet sich die HRSA-Version der Dichtung an, die konstruktionsseitig bereits mit einer zusätzlichen Schutzlippe versehen ist.

Werkstoff mit glatter Oberfläche

Innenleben einer Windenergieanlage (Bild: SKF)
Der Wind hat sich als Energiequelle inzwischen fest etabliert: Laut Global Wind Energy Council hatte die weltweite Windenergieerzeugung bereits Ende 2014 eine Kapazität von 369,6 GW erreicht. (Bild: SKF)

Den Werkstoff G-Ecopur, aus dem die Dichtungen gefertigt sind, hat der Hersteller speziell für Hochleistungsdichtungen entwickelt. Dabei handelt es sich um ein besonders ozon-, UV- und wasserbeständiges Material, das im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Kautschukwerkstoffen eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweist: In Tests hat sich gezeigt, dass das Material etwa fünfmal so abriebfest ist wie der zweitbeste Elastomer-Werkstoff. Das sorgt für eine längere Gebrauchsdauer und weniger vorzeitige Ausfälle.

Außerdem verfügen die Dichtungen aufgrund des Werkstoffes über eine besonders glatte Dichtlippen-Oberfläche. Dies schont zum einen die abgedichtete Welle, was der Systemleistung über die Gebrauchsdauer der Turbine entgegenkommt. Zum anderen verhindert die glatte Dichtungsaußenfläche das Austreten von Schmierstoff zwischen Dichtung und Gehäuse; diese Aufgabe beherrschen die raueren, phenolimprägnierten Gummigewebedichtungen in der Regel weniger gut. Außerdem lassen sich die Dichtungen aufgrund der Oberfläche sowohl in der Fertigung als auch beim Austausch einfacher installieren als gummigewebeverstärkte Dichtungen. „Bei der Konstruktion von Windkraftanlagen stehen Dichtungen nicht unbedingt im Fokus“, sagt María Concepción Martín, Produktmanagerin Windenergie. „Dabei sind sie für die Systemleistung durchaus von großer Bedeutung.“ 

Eigene Varianten für Fertigung und Service

Wartungsarbeiten an einer Windenergieanlage.
Im Falle eines Falles lassen sich die neuen Dichtungen bei begrenzten Platzverhältnissen leichter austauschen als gummigewebeverstärkte Dichtungen. (Bild: SKF)

Das gesamte HRS-Sortiment ist in geteilten und ungeteilten Ausführungen erhältlich. Die ungeteilten Versionen sind für den Einbau während der Fertigung vorgesehen; also wenn die Monteure zumeist noch ungehinderten Zugang zum Wellenende haben. Sollte das nicht der Fall sein, bietet sich eine geteilte Variante an. Primär sind die geteilten Ausführungen aber für den Austausch während des Service bestimmt. Die Dichtungsgeometrie verhindert den Kontakt der Dichtlippe mit dem Dichtungsträger und verringert die Gefahr von Montagefehlern, beispielsweise invertierte Dichtlippe.

Ähnliches gilt für das Risiko eines (Edelstahl-)Zugfeder-Verlustes beim Einbau. Auch die steiferen Werkstoffe der Dichtungskonstruktion sorgen für eine einfachere Installation: Gemessen am durchschnittlichen Aufwand für Gummi-Gewebedichtungen spart die Lösung bis zu vier Arbeitsstunden pro Dichtung ein.

Für Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten werden die geteilten Dichtungen in speziellen Transportverpackungen bereitgestellt, die alle erforderlichen Materialien für die Aufgabe enthalten.