Freudenberg entwickelt Hochdruck-Dichtungssystem für Verdichter

Der Umstieg auf Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial zwingt Verdichterhersteller dazu, Dichtungssysteme für deutlich höhere Betriebsdrücke und strengere Zuverlässigkeitsanforderungen neu zu entwickeln. In diesem Zusammenhang stellte Freudenberg Sealing Technologies ein neues elastomerbasiertes Dichtungssystem für Stromschienen-Durchführungen in Fahrzeugklimakompressoren mit CO2-Kältemitteltechnologie vor.

Dichtungsanforderungen in CO2-Verdichtersystemen
Europäische Vorschriften zu fluorierten Treibhausgasen beschleunigen den Wechsel von Kältemitteln wie R134a und R1234yf hin zu Alternativen wie R744 (CO2) und R290 (Propan). Während CO2-Kältesysteme ökologische Vorteile bieten, arbeiten sie mit deutlich höheren Drücken als herkömmliche Fahrzeugklimakompressoren.

Eine der zentralen technischen Herausforderungen besteht in der zuverlässigen Abdichtung elektrischer Durchführungen wie Stromschienen und Pins innerhalb des Verdichtergehäuses. CO2-Moleküle sind wesentlich kleiner als viele konventionelle Kältemittelmoleküle und können unter Hochdruckbedingungen Elastomermaterialien permeieren.

Bei schnellen Druckänderungen können eingeschlossene Gasmoleküle innerhalb des Dichtungsmaterials expandieren und durch explosive Dekompression innere Strukturschäden verursachen. Zusätzlich zur Druckbeständigkeit müssen die Dichtungen auch elektrischen und mechanischen Belastungen in kompakten Verdichterbaugruppen standhalten.

Materialentwicklung für R744-Anwendungen
Freudenberg Sealing Technologies entwickelte das neue Dichtungssystem mit Elastomermaterialien, die speziell für Hochdruck-CO2-Verdichterumgebungen ausgelegt sind. Die Materialformulierung wurde darauf abgestimmt, explosiver Dekompression zu widerstehen und gleichzeitig chemische Beständigkeit gegenüber konventionellen Kältemitteln und alternativen Kühlmedien zu gewährleisten.

Das Unternehmen setzte zudem Elastomervarianten mit hohem Comparative Tracking Index (CTI) ein, um das Risiko von Kriechströmen und Lichtbogenbildung an den Stromschienen-Durchführungen zu reduzieren.

Die Dichtkontur wurde mithilfe eines integrierten Entwicklungsprozesses ausgelegt, der Fertigbarkeit, Dichtungsgeometrie und funktionale Sicherheitsanforderungen miteinander abstimmt. Freudenberg erklärte, dass das Dichtungssystem bei Validierungstests Lecktestdrücken von über 100 bar standhielt.

Die Lösung wurde als Alternative zu glasbasierten Dichtungssystemen entwickelt, die häufig in Verdichter-Durchführungsanwendungen eingesetzt werden. Nach Angaben des Unternehmens kann der elastomerbasierte Ansatz die Kosten pro abgedichteter Stromschiene beziehungsweise Pin je nach Anwendung um bis zu 30 Prozent senken. Da Verdichter typischerweise drei Stromschienen enthalten, kann sich dies auf die gesamten Herstellungskosten des Verdichters auswirken.

Kompakte Integration und breitere Kältemittelkompatibilität
Das Dichtungssystem wurde zudem für kompakte Verdichterlayouts mit begrenztem Bauraum ausgelegt. Freudenberg erklärte, dass das verwendete Materialportfolio Betriebstemperaturen von -40 Grad Celsius bis über 200 Grad Celsius unterstützt und gleichzeitig mit verschiedenen Kältemitteln kompatibel bleibt.

Das Unternehmen gab an, dass die Technologie an verdichterspezifische Geometrien, Dichtkonturen und Fertigungsanforderungen angepasst werden kann und kurze Entwicklungszyklen sowie Serienfertigung unterstützt.

Freudenberg Sealing Technologies erklärte, dass Prototypsysteme bereits Validierungstests durchlaufen haben und derzeit Entwicklungsprojekte mit mehreren Fahrzeugverdichterherstellern laufen. Obwohl die Technologie ursprünglich für R744-Verdichtersysteme entwickelt wurde, ist sie auch für andere Hochdruckanwendungen mit unterschiedlichen Medien vorgesehen.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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