Eine aktuelle Analyse von Reklamationsdaten bei Gates bestätigt, dass ca. 80 % aller Reklamationen bei Wasserpumpen (WP) auf die Nichtbefolgung der Montageanweisung zurückzuführen sind.
- Rund 50 % dieser Reklamationen sind auf Aspekte rund um das Thema „Kühlmittel“ zurückzuführen: Mischen verschiedener Kühlmitteltypen, unsachgemäßes Spülen des Systems, Verwendung von Leitungswasser als Verdünnungsmittel anstelle von destilliertem/deionisiertem Wasser
- Knapp 30 % der Reklamationen sind auf die unsachgemäße Verwendung von Dichtmitteln an Wasserpumpen (WP) zurückzuführen, die bereits entweder mit einer Dichtung oder einem O-Ring aus Gummi geliefert wurden
Die Kombination all dieser Faktoren führt zu einem WP-Ausfall, der durch stetige Leckagen an der empfindlichsten WP-Komponente – der Gleitringdichtung – verursacht wird.
All diese Reklamationen wären leicht vermeidbar. Daher hat Gates ein Video zur Montage von WP erstellt, in dem die ordnungsgemäße Installation erklärt wird.
Dieser Artikel befasst sich ausführlich mit der Montage und erläutert, wie eine beschädigte Gleitringdichtung zu Leckagen und schließlich zu einem vorzeitigen WP-Ausfall führt.
1. Die Gleitringdichtung
Siehe Abb. 1. Eine Gleitringdichtung besteht in der Regel aus zwei Dichtungen/Ringen:
- Statische Dichtung/Ring
- Dynamische Dichtung/Ring
Abb. 1
Die statische Dichtungsbaugruppe ist im WP-Gehäuse befestigt und dreht sich nicht (= statisch). Durch den Federdruck kann sie sich jedoch entlang der Achse der Lager-/Laufradwelle bewegen. Eine Kombination aus Federkraft und hydraulischem Druck des abgedichteten Kühlmittels sorgt dafür, dass die Dichtungsflächen zusammengedrückt werden. Dies verhindert Leckagen zwischen Welle und WP-Gehäuse. Die dynamische Dichtungsbaugruppe ist an der Welle befestigt. Daher dreht sich die dynamische Dichtung mit der von der Riemenscheibe angetriebenen Welle.
2. Warum die Gleitringdichtung eine so wichtige und empfindliche Komponente ist
Sowohl die statischen als auch die dynamischen Dichtungsflächen werden nach strengen Fertigungstoleranzen präzisionsgefertigt, um eine optimale Ebenheit zu erreichen.
Im Inneren der Baugruppe werden die beiden Dichtungsflächen zusammengedrückt. Würden die Dichtungsflächen trocken und ohne jegliche Schmierung gegeneinander rotieren, würden sie verschleißen und vorzeitig ausfallen. Schuld daran wäre die Kombination aus Oberflächenreibung und Wärmeentwicklung
(siehe Abb. 2).
Ein Kühlmittelfilm zwischen dynamischer und statischer Dichtung verhindert Reibung und Wärmeentwicklung und muss stets vor dem WP-Betrieb eingebracht werden. Dieser Film erzeugt einen Mikrospalt, der durch die Feder- und Hydraulikkräfte aufrechterhalten wird, welche die Dichtungsflächen zusammendrücken. Gleichzeitig werden diese vom Druck des flüssigen Kühlmittels zwischen den Dichtungsflächen (dem Flüssigkeitsfilm) auseinandergedrückt.
Dieser Kühlmittelfilm sorgt für Schmierung und ermöglicht die Kühlung zwischen den Dichtungsflächen. Gleichzeitig sorgt er für eine optimale Abdichtung zwischen statischem und dynamischem Ring – ähnlich wie der Ölfilm, der zwischen der Zylinderwand des Motors und den Kolbenringen entsteht.
Abb. 2
3. Erzeugen eines Kühlmittelfilms zum Schutz der Gleitringdichtung
Denken Sie daran, dass immer ein Kühlmittelfilm (Mikrospalt) vorhanden sein muss, um die Oberflächen der Gleitringdichtung vor Reibung und Wärmeentwicklung zu schützen.
Widerstehen Sie der Versuchung, das Laufrad auf der WP zu drehen, wenn Sie diese aus der Verpackung genommen haben. Versuche, eine neue WP trocken laufen zu lassen, führen zu einem schnellen Ausfall der Gleitringdichtung.
Es bestehen zwei Möglichkeiten, einen Kühlmittelfilm zu erzeugen:
- Tauchen Sie die neue WP mit der Laufradseite nach unten in einen sauberen Behälter mit einem vom Fahrzeughersteller empfohlenen Kühlmittel (verwenden Sie niemals altes Kühlmittel wieder, da etwaige Partikel oder Verunreinigungen zu einem vorzeitigen Ausfall führen). Drehen Sie die WP-Riemenscheibe etwa zehnmal von Hand, damit sich der Kühlmittelfilm zwischen den Flächen der Gleitringdichtung verteilen kann.
- Alternativ beim Einbau der neuen WP am Motor das Kühlsystem mit dem neuen Kühlmittel auffüllen. Die WP kann dann etwa zehnmal von Hand gedreht werden, damit sich der Kühlmittelfilm zwischen den Flächen der Gleitringdichtung verteilen kann.
Wird der Kühlmittelfilm nicht vor der Prüfung des Laufrades auf freie Beweglichkeit eingebracht, beeinträchtigt dies die Gleitringdichtung und kann so noch vor der Montage der WP schwerwiegende Folgen verursachen. Es kommt zu einem baldigen Verschleiß und schnellem Ausfall der Dichtung und in der Folge zu stetigen Leckagen während des Betriebs.
4. Ablassen und Nachfüllen des Kühlsystems
Lassen Sie vor dem Einbau einer neuen WP das Kühlsystem vollständig ab und stellen Sie sicher, dass sämtliche Verunreinigungen wie Rost, Kalk und andere etwaige Feststoffpartikel beseitigt sind.
Dies kann sicher und effizient mit dem Gates PowerClean (R) Spülwerkzeug 91002 erreicht werden. Es bietet eine kontrollierte, aber leistungsstarke geregelte Durchflussrate und beseitigt Verunreinigungen, ohne Komponenten zu beschädigen.
Wird das Kühlsystem nicht vollständig entleert und gespült, vermischt sich das neue Kühlmittel mit dem alten Kühlmittel und bereits vorhandenen Verunreinigungen.
5. Arten von Verunreinigungen
Eine Verunreinigung mit Feststoffpartikeln von nur 50 Mikrometern (0,05 mm) kann zu irreversiblen Schäden an den Dichtungsoberflächen führen (siehe Abb. 3). Ist die Dichtungsfläche beschädigt, fungieren die entstandenen Riefen als Leckagepfade (siehe Abb. 4). Durch diese Pfade kann fortlaufend Kühlmittel aus dem Leckloch der WP in die Lecklochkammer austreten. Ist der Behälter voll, kommt es zur Leckage aus der Entlüftungsöffnung der Lecklochkammer.
Das Leckageloch ist eine kleine Bohrung, die sich in der Regel am tiefsten Punkt der montierten WP befindet. Kleine Mengen Kühlmittel, die aus dem Leckloch austreten, sind normal, insbesondere beim Starten nach der Installation. Viele WP (Hinweis: nicht alle WP!) verfügen über eine „Leckagelochkammer“. Diese soll das Kühlmittel auffangen und verdampfen. Wenn eine große Menge an Kühlmittel austritt, ist eine interne Dichtung defekt. Die WP muss ausgetauscht werden.
Verfärbte Kühlmittelspuren um das Leckloch herum und am WP-Gehäuse selbst sind Anzeichen für eine durch Verunreinigungen defekte Gleitringdichtung.
Siehe auch: https://www.gatestechzone.com/en/problem-diagnosis/cooling-system/water-pump-failure- signs
Abb. 3
Verunreinigungen durch Partikel beschädigen die Flächen der Gleitringdichtung und erzeugen Riefen, die als Leckagepfade fungieren. Eine unmittelbare Folge davon ist eine kontinuierliche Leckage aus dem Leckloch während des Betriebs.
Abb. 4
Produkte zum Abdichten von Leckagen im Kühlsystem können irreversible Schäden an den Gleitringdichtungen von WP verursachen. Das liegt daran, dass manche dieser Produkte eine Kombination aus tonbasierten Verbindungen und Glasfasern enthalten. Das Eindringen von Bestandteilen der Verbindung zwischen die Dichtungsflächen führt zu einer Trennung und Beschädigung der Dichtungsflächen und zur Entstehung von Leckagepfaden (siehe Abb. 5).
Denken Sie daran, dass immer ein Kühlmittelfilm (Mikrospalt) vorhanden sein muss, um die Oberflächen der Gleitringdichtung vor Reibung und Wärmeentwicklung zu schützen.
Abb. 5
6. Einsatz flüssiger Dichtstoffe
Neue WP werden in der Regel komplett mit Dichtung geliefert. Die Dichtung kann aus Papier, Metall, einem Verbundwerkstoff oder auch einem O-Ring aus Gummi bestehen. Die mitgelieferte Dichtung sollte die einzige Form der Abdichtung zwischen der WP und dem Motorblock sein. Verwenden Sie niemals Dichtmittel in Verbindung mit einer dieser Komponenten. Dies ist unnötig, gefährlich und verstößt gegen die Garantiebedingungen, da es zu einer Beschädigung der Gleitringdichtung führt. Das Ergebnis ist eine kontinuierliche Leckage und ein vorzeitiger Ausfall der WP.
Wenn keine Dichtungen mitgeliefert werden und der Fahrzeughersteller Dichtmittel empfiehlt, darf die entsprechende Wulst nur in der angegebenen Dicke aufgebracht werden (siehe Abb. 6). Wird zu viel Dichtmittel verwendet, könnte der Überschuss nach innen in das Kühlsystem gesaugt werden, wo es auf die Gleitringdichtung gelangen kann. Ein vorzeitiger Ausfall der WP ist dann die unvermeidliche Folge. Das Dichtmittel wirkt dann nicht mehr als solches, sondern als Leckagepfad. Das Eindringen von Bestandteilen der Verbindung zwischen die Dichtungsflächen führt zu einer Trennung und Beschädigung der Dichtungsflächen und zur Entstehung von Leckagepfaden.
Denken Sie daran, dass immer ein Kühlmittelfilm (Mikrospalt) vorhanden sein muss, um die Oberflächen der Gleitringdichtung vor Reibung und Wärmeentwicklung zu schützen.
Abb. 6
7. Mischen verschiedener Kühlmitteltypen
Das Vermischen verschiedener Kühlmitteltechnologien verursacht chemische Reaktionen, die geronnene
gelartige Substanzen erzeugen können, wenn sich die Silikate von der Kühlmittellösung trennen (absetzen). Dies führt zu Verstopfungen im Kühlsystem.
Automobilkühlsysteme enthalten in der Regel eine 50/50-Mischung aus destilliertem, demineralisiertem oder entionisiertem Wasser plus Kühlmittel. Verwenden Sie kein Leitungswasser! Leitungswasser enthält meist korrosiv wirkendes Chlorid. Leitungswasser kann Kalzium und Magnesium enthalten, die sich im Kühlsystem ablagern und zu Verstopfungen in den Kühlerschläuchen führen und so ebenfalls einen WP-Ausfall verursachen können.
Kühlmittel enthält im Allgemeinen entweder Ethylenglykol oder Propylenglykol. Die Schmier- und Kühleigenschaften des Glykols tragen zusammen mit den Kühleigenschaften des Wassers zum Schutz der Gleitringdichtung bei.
Siehe auch: https://www.gatestechzone.com/en/news/2021-07-cooling-system-maintenance
8. Bewährte Praktiken in der Werkstatt:
- Spülen Sie das Kühlsystem ordnungsgemäß mit dem Gates PowerClean (R) Spülwerkzeug 91002
- Drehen Sie die WP nicht manuell unter trockenen Bedingungen, sondern erst, wenn sie in neues Kühlmittel eingetaucht ist
- Tragen Sie kein Dichtmittel auf eine WP auf, die mit einer Dichtung oder einem O-Ring geliefert wurde
- Prüfen Sie das Expansionsgefäß und/oder den Kühler auf Anzeichen von Verunreinigungen
- Bestehen Sie beim Nachfüllen des Kühlsystems auf der Verwendung eines hochwertigen und vom Fahrzeughersteller empfohlenen Kühlmittels