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Reibungsarten

Generell wird zwischen der Haftreibung (Reibung der Ruhe) und der Gleitreibung (Reibung bei Bewegung) unterschieden. Der Zustand der Haftreibung liegt vor, wenn zwei aufeinander ruhende Körper in Relativbewegungen zueinander versetzt werden sollen (vergl. Adhäsion). Nach Überwindung der Haftreibung wird einer der Körper in Bewegung versetzt; zwischen den Körpern herrscht Gleitreibung. Zwischen rotierenden und stationären Körpern kann die Reibung an Flächen erfolgen, die in einem Winkel zwischen 0 und 90° zur Rotationsachse stehen.

Von Stirnflächenreibung spricht man, wenn die aufeinander reibenden Flächen senkrecht oder nahezu senkrecht zur Rotationsachse stehen. Dies ist bei Axialdichtungen der Fall. Im Dichtspalt einer GLRD kann – abhängig von der konstruktiven Auslegung der GLRD und den Betriebsbedingungen – jede der folgenden Reibungsarten vorliegen:

  • Flüssigkeitsreibung liegt vor, wenn die Gleitflächen durch einen ununterbrochenen Schmierfilm getrennt sind. Da keine Festkörperberührung vorliegt, beeinflußt allein die dynamische Zähigkeit des Schmierstoffes das Reibverhalten. Verschleiß an den Festkörpern (Gleit- und Gegenring) tritt nicht auf. Die Leckage ist sehr hoch.
  • Mischreibung liegt vor, wenn sich im Dichtspalt ein tragender Schmierfilm befindet, der jedoch stellenweise unterbrochen ist. Neben den Eigenschaften des Schmierstoffes beginnen nun auch die Gleiteigenschaften der Gleitwerkstoffpaarung des Reibverhalten zu beeinflussen. Es tritt geringfügiger Verschleiß auf. Die Leckage ist hoch.
  • Grenzreibung liegt vor, wenn zwischen den Gleitfrlächen nur noch ein sehr dünner – häufiger als bei der Mischreibung durchbrochener – Schmierfilm vorhanden ist. Das Reibverhalten wird gleichermaßen von der Schmierfähigkeit des Schmierfilms und den Gleiteigenschaften der Gleitwerkstoffpaarung bestimmt. Der Verschleiß ist gewöhnlich mäßig, die Leckage minimal.

  • Technisch trockene Reibung liegt vor, wenn im Dichtspalt kein Schmierfilm vorhanden ist. Adhäsionskräfte und Festkörperkontakt führen zu starkem Verschleiß. Bei einigen Gleitwerkstoffpaarungen treten bei Trockenlauf Wärmespannungsrisse auf.

  • Vakuumreibung liegt vor, wenn aufgrund völlig reiner Gleitflächen ohne absorbierte Gase oder Oxidschichten durch ungebundene Oberflächenkräfte sehr hohe Reibbeiwerte vorliegen. Der Verschleiß ist bereits nach kurzer Zeit sehr hoch und metallische Werkstoffpaarungen neigen zum Verschweißen.
  • Kältereibung tritt bei sehr niedrigen Temperaturen auf. Die Verschleißerscheinungen sind ähnlich wie bei der Vakuumreibung.

Prinzipiell können GLRD bei allen Reibungsbedingungen betrieben werden. Die hohen Verschleißraten im Bereich der Trocken-, Vakuum- und Kältereibung können durch geeignete schmierfilmbildende Imrägnierungen und/oder Werkstoffpaarungen mit sehr guten Notlaufeigenschaften wesentlich reduziert werden. Die Gebrauchsdauer der GLRD ist jedoch erheblich reduziert. Für GLRD mit Gleitgeschwindigkeiten bis 20 m/s und Druckbelastungen bis 50 bar sind Grenzreibungsbedingungen anzustreben, da unter diesen Bedingungen mäßiger Verschleiß und minimale Leckraten auftreten