Elastomerdichtung hält über 100 bar stand

Freudenberg Sealing Technologies hat ein neuartiges Dichtungssystem für die Busbar-Abdichtung in Fahrzeug-Klimakompressoren entwickelt. Die Lösung auf Elastomerbasis hält Prüfdrücken von über 100 bar in der Dichtheitsprüfung stand und bietet eine kosteneffiziente Alternative zu herkömmlichen Glasdichtungen. Konzipiert für CO₂-Kompressoren (R744), eignet sie sich auch für andere Kältemittel.

Die europäische Regulierung fluorierter Treibhausgase treibt den Wandel in der Automobilindustrie voran: Die bislang vorwiegend eingesetzten fluorhaltigen Kältemittel R134a und R1234yf werden schrittweise durch Alternativen ersetzt. Als besonders zukunftsfähig gelten die natürlichen Kältemittel R744 (CO₂) und R290 (Propan). Allerdings bringt der Einsatz von CO₂ für Kältemittelkompressoren erhebliche technische Herausforderungen mit sich: Die Betriebsdrücke in CO₂-Klimakompressoren liegen um ein Vielfaches höher, als es herkömmliche Kältemittel im Verdichter erfordern.

Winzige Moleküle, enormer Druck

Eine der zentralen Aufgaben in diesem Umfeld ist die zuverlässige Abdichtung der elektrischen Durchführungen – der sogenannten Busbars oder auch Pins – im Kompressorgehäuse. Die winzigen CO₂-Moleküle können durch Permeation in das Elastomermaterial eindringen. Kommt es dann zu einem schnellen Druckabfall, dehnen sich die eingeschlossenen Gasmoleküle schlagartig aus und können die Dichtung von innen heraus zerstören – ein Phänomen, das als explosive Dekompression bekannt ist. Zusätzlich müssen die Dichtungen höchsten mechanischen Anforderungen gerecht werden.

Material und Design aus einer Hand

Freudenberg Sealing Technologies begegnet diesen Herausforderungen mit einem neuen Dichtungssystem unter Verwendung verschiedenster Materialien. Das Unternehmen nutzt dabei seine tiefgreifende Werkstoffkompetenz: Für die Anwendung in CO₂-Kompressoren wurden eigens Materialien entwickelt, die der explosiven Dekompression widerstehen und eine hohe Medienbeständigkeit gegenüber den gängigen Kältemitteln aufweisen. Es kommen ferner Elastomervarianten zum Einsatz, die eine hohe Kriechstromfestigkeit (CTI) bieten und so den Überschlag von Kriechströmen an der Busbar-Durchführung zuverlässig verhindern.

Die Dichtkontur ist das Ergebnis eines integrierten Entwicklungsansatzes, der Herstellbarkeit, Bauteilauslegung und funktionale Sicherheit präzise aufeinander abstimmt. Diese Gratwanderung beherrscht Freudenberg Sealing Technologies über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg: von der Entwicklung und Verarbeitung anspruchsvoller Werkstoffe bis zur Auslegung der passenden Dichtungskonstruktion. In der Dichtheitsprüfung hat das Dichtungssystem Prüfdrücke von über 100 bar zuverlässig bestanden.

„Die Umstellung der Kältemittel stellt Hersteller von Klimakompressoren vor völlig neue Anforderungen an die Abdichtung. Wir bieten ihnen nicht nur eine technische Lösung für diese Herausforderung, sondern eine echte Entwicklungspartnerschaft – von der Werkstoffauswahl bis zur serienreifen Dichtkontur“, sagt Christian Jaschke, Product Manager bei Freudenberg Sealing Technologies.

Günstiger als Glas und flexibler

Gegenüber den bislang oftmals verbreiteten Glasdichtungen bietet die neue Lösung mehrere Vorteile: Die Kosten pro abgedichtetem Busbar/Pin können – je nach spezifischem Anwendungsfall – um bis zu 30 Prozent gesenkt werden. Bei typischerweise drei Busbars pro Kompressor ergibt sich ein erhebliches Einsparpotenzial. Durch die kompakte Bauweise trägt die Lösung zudem zur Bauraumoptimierung bei. Dies ist ein entscheidender Faktor in der dicht gepackten Kompressorumgebung.

Als Entwicklungspartner stimmt Freudenberg Sealing Technologies Werkstoff, Dichtkontur und Geometrie individuell auf die Anforderungen des jeweiligen Kompressorherstellers ab – bei hoher Verfügbarkeit und kurzen Entwicklungszyklen. Die Basis dafür bildet ein breites Werkstoffportfolio, das einen Temperaturbereich von –40 °C bis über 200 °C abdeckt und eine hohe Medienbeständigkeit gegenüber unterschiedlichsten Kältemitteln bietet.

Von der Entwicklung in die Anwendung

Das Interesse der Industrie ist groß: Freudenberg Sealing Technologies befindet sich mit mehreren Fahrzeug-Kompressorherstellern in konkreten Entwicklungsprojekten. Erste Prototypen wurden bereits validiert. Die Technologie ist nicht auf CO₂-Kältemittelkompressoren beschränkt, sondern lässt sich auf weitere Hochdruckanwendungen mit unterschiedlichen Medien übertragen – ein Vorteil, der sich aus den umfangreichen Erkenntnissen bei der Abdichtung des besonders anspruchsvollen Kältemittels R744 ergibt.

Erstellt mit Material von FST