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.
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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 |