Häufige Ursachen für das Versagen von Gleitringdichtungen

Der Ausfall einer Gleitringdichtung ist ein frustrierendes und kostspieliges Problem, das viele Industriebetriebe plagt.

Von unsachgemäßer Installation über Verschmutzung bis hin zu extremen Betriebsbedingungen sind die möglichen Ursachen zahlreich und oft schwer zu diagnostizieren. Unbehandelte Dichtungsfehler können zu ungeplanten Ausfallzeiten, Produktionsausfällen und teuren Reparaturen führen.

In diesem Beitrag analysieren wir die häufigsten Ursachen für das Versagen von Gleitringdichtungen und geben praktische Tipps, die Ihnen dabei helfen, Probleme zu erkennen und zu beheben, bevor sie sich zu größeren Problemen entwickeln.

Trockenlauf

Ein Ausfall einer Gleitringdichtung kann verschiedene Ursachen haben, wobei Trockenlauf eine der häufigsten Ursachen ist. Trockenlauf tritt auf, wenn die Dichtungsflächen ohne ausreichende Schmierung durch die gepumpte Flüssigkeit arbeiten. Dies kann folgende Ursachen haben:

• Unzureichender Flüssigkeitsstand in der Pumpe: Wenn der Flüssigkeitsstand unter das für den ordnungsgemäßen Betrieb der Pumpe erforderliche Minimum fällt, kann dies dazu führen, dass die Dichtung trocken läuft.
• Verstopftes Saugsieb: Ein verstopftes Sieb kann den Durchfluss zur Pumpe behindern, was dazu führt, dass nicht genügend Flüssigkeit die Dichtungsflächen erreicht.
• Geschlossenes AuslassventilHinweis: Wenn das Auslassventil bei laufender Pumpe geschlossen ist, kann es zur Erwärmung und Verdampfung der Flüssigkeit und damit zum Trockenlaufen der Dichtung kommen.
• Festsitzendes Rückschlagventil: Ein festsitzendes Rückschlagventil kann dazu führen, dass keine Flüssigkeit an die Dichtungsflächen gelangt, was dazu führt, dass diese trocken laufen.

Unsachgemäße Installation

Eine unsachgemäße Installation ist eine weitere häufige Ursache für den Ausfall von Gleitringdichtungen. Einige häufige Installationsprobleme sind:

• Fehlausrichtung: Eine Fehlausrichtung zwischen der Pumpen- und der Motorwelle kann zu übermäßigen Vibrationen und ungleichmäßigem Verschleiß der Dichtungsflächen führen und so zu einem vorzeitigen Ausfall führen.
• Falsche Dichtungsgröße: Der Einbau einer Dichtung mit der falschen Größe kann zu Undichtigkeiten oder beschleunigtem Verschleiß führen.
• Zu festes Anziehen der Befestigungselemente: Wenn beim Anziehen der Befestigungselemente ein zu hohes Drehmoment angewendet wird, können sich die Dichtungsflächen verformen und es kann zu Undichtigkeiten kommen.
• Beschädigte Dichtungsflächen: Dichtungsflächen, die während der Installation zerkratzt, abgesplittert oder anderweitig beschädigt werden, können vorzeitig versagen.
• Übermäßiges Wellenspiel: Zu viel axiales oder radiales Spiel in der Welle kann zu Fehlausrichtung und ungleichmäßiger Belastung der Dichtungsflächen führen.

Kontamination

Auch Verunreinigungen der gepumpten Flüssigkeit oder der Spülflüssigkeit können zu einem Ausfall der Gleitringdichtung führen. Häufige Verunreinigungsquellen sind:

• Feststoffe in der Flüssigkeit: Schleifpartikel wie Sand, Rost oder Verschleißpartikel können zwischen den Dichtungsflächen hängen bleiben und Kratzer und beschleunigten Verschleiß verursachen.
• Verunreinigte Spülflüssigkeit: Wenn die zum Kühlen und Schmieren der Dichtung verwendete Spülflüssigkeit mit Feststoffen oder unverträglichen Chemikalien verunreinigt ist, kann dies zu Schäden an den Dichtungsflächen und Elastomeren führen.

Vibration

Übermäßige Vibrationen können verursachen Gleitringdichtungen vorzeitig ausfallen. Häufige Vibrationsquellen sind:

• Unwucht der Pumpe: Ein unausgeglichenes Laufrad oder Rotor kann Vibrationen erzeugen, die auf die Dichtung übertragen werden.
• Fehlausrichtung: Eine Fehlausrichtung zwischen Pumpe und Antrieb kann Vibrationen erzeugen, die die Dichtung beschädigen.
• Betrieb außerhalb des Best Efficiency Point (BEP): Wenn die Pumpe zu weit von ihrem Bestpunkt entfernt läuft, kann sich der Vibrationspegel erhöhen.
• Abgenutzte Lager: Abgenutzte oder beschädigte Lager können zu übermäßiger Wellenbewegung und Vibration führen.

Chemische Unverträglichkeit

Gleitringdichtungen werden aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt, darunter Metalle, Keramik und Elastomere. Wenn diese Materialien nicht mit der gepumpten Flüssigkeit kompatibel sind, kann es zu chemischen Angriffen kommen, die zu einem Dichtungsversagen führen. Häufige Kompatibilitätsprobleme sind:

• Aufquellen oder Erweichen von Elastomeren: Der Kontakt mit bestimmten Chemikalien kann dazu führen, dass elastomere Dichtungskomponenten (z. B. O-Ringe) aufquellen, weich werden oder sich zersetzen, wodurch ihre Dichtfähigkeit beeinträchtigt wird.
• Chemischer Angriff auf Dichtungsflächen: Ätzende Chemikalien können die Dichtfläche Materialien, was zu erhöhten Leckagen und einer Verkürzung der Dichtungslebensdauer führt.

Extreme Betriebsbedingungen

Gleitringdichtungen sind für den Betrieb in bestimmten Temperatur- und Druckbereichen ausgelegt. Bei Bedingungen außerhalb dieser Grenzen wird die Wahrscheinlichkeit eines Dichtungsversagens deutlich höher:

• Hohe Temperaturen: Der Betrieb einer Gleitringdichtung bei Temperaturen über ihren Nenngrenzen führt zur Beschädigung der Dichtungsflächen, Elastomere und anderer Komponenten.
• Hohe Drücke: Wenn eine Dichtung Drücken ausgesetzt wird, die über ihren Spezifikationen liegen, werden die Dichtungsflächen, Federn und Sekundärdichtungen übermäßig beansprucht.
• Druckspitzen: Plötzliche Spitzen im Systemdruck, auch wenn sie nur von kurzer Dauer sind, verursachen Stoßbelastungen, die zu Absplitterungen, Rissen oder zum vollständigen Bruch von Dichtungsflächen führen können.

Unsachgemäßer Dichtungsspülplan

Ein ineffektiver Dichtungsspülplan kühlt und reinigt die Gleitringdichtung nicht ausreichend, was zu Hitzeschäden und Verunreinigungen der Dichtungsfläche führt. Zu den häufigsten Problemen mit Spülplänen gehören:

• Unzureichende Kühlung: Wenn die Spülflüssigkeit nicht genügend Wärme aus dem Dichtungskammer, die Dichtung arbeitet bei erhöhten Temperaturen, was zu einer Verschlechterung der Dichtungskomponenten und -flüssigkeiten führt. Überhitzung führt zur Verkokung kohlenstoffhaltiger Flüssigkeiten und zur Kristallisation einiger Chemikalien, was die Dichtungsflächen schnell abnutzt.
• Kontamination: Ein Spülplan muss verhindern, dass Prozessflüssigkeit und Umweltschadstoffe in die Dichtungskammer gelangen. Schleifpartikel setzen sich in der weichen Dichtungsfläche fest und zerkratzen die harte Fläche. Feststoffablagerungen auf Dichtungskomponenten schränken die Bewegung ein und verursachen Blockaden.
• Lufteinschluss: Luftblasen, die in den Spülanschluss gelangen, wandern zu den Dichtungsflächen, wo sie Lochfraß, Absplitterungen und thermische Schäden verursachen. In der Spülflüssigkeit gelöste Luft wird in Niederdruckbereichen nahe der atmosphärischen Seite der Dichtungsflächen aus der Lösung gelöst.

Wellenbewegung und Rundlauf

Bei Gleitringdichtungen kommt es auf die genaue Ausrichtung und Konzentrizität zwischen Welle und Dichtungsflächen an. Übermäßige Wellenbewegungen oder Unrundheit können durch verschiedene Mechanismen zu Dichtungsfehlern führen:

• Abgenutzte Lager: Bei Lagerverschleiß kann die Welle durch das vergrößerte Spiel innerhalb des Lagerbereichs kreisen. Diese radiale Wellenbewegung führt zu einer zyklischen axialen Verschiebung der Dichtungskomponenten, was zu Vibrationen, Materialermüdung und Schäden an der Dichtungsfläche führt. Starker Lagerverschleiß kann zu Kontakt zwischen Welle und Dichtung führen.
• Gebogene Welle: Eine Wellenbiegung führt zu einer oszillierenden axialen Verschiebung der Dichtungskomponenten, wenn sich die Welle dreht. Wie bei einem verschlissenen Lager verhindert dies, dass die Dichtungsflächen ordnungsgemäßen Kontakt aufrechterhalten. Eine Fehlausrichtung aufgrund einer gebogenen Welle konzentriert die Belastung auf einen Punkt der Dichtungsfläche, was zu vorzeitigem Verschleiß führt.

Hohlraumbildung

Kavitation tritt auf, wenn der lokale Flüssigkeitsdruck unter den Dampfdruck fällt und sich Dampfhohlräume oder Blasen bilden. Wenn diese Blasen in der Nähe der Dichtungsflächen platzen, können sie erhebliche Schäden verursachen:

• Erosion der Dichtungsflächen: Die Implosion von Kavitationsblasen erzeugt Mikrostrahlen und Stoßwellen mit hoher Geschwindigkeit, die das Material der Dichtungsfläche zunehmend erodieren. Die daraus resultierenden Vertiefungen und Oberflächenunregelmäßigkeiten stören die Ebenheit der Dichtungsfläche und den Flüssigkeitsfilm und verursachen Leckagen.
• Vibration: Kavitation in der Dichtungskammer führt zu starken hochfrequenten Vibrationen. Diese Vibrationen können zu Ermüdungserscheinungen der Dichtungskomponenten, sekundären Dichtungsschäden und erhöhtem Verschleiß aufgrund unterbrochener Schmierfilme zwischen den Flächen führen.