Was ist ein Pumpring?

Was ist ein Pumpring?

Pumpenringe sind Komponenten in Gleitringdichtungen, die die Flüssigkeitszirkulation zwischen den Dichtungsflächen unterstützen. Eine Gleitringdichtung verhindert Leckagen, indem sie eine Abdichtung zwischen einer rotierenden Welle und einem stationären Gehäuse herstellt. Der Pumpenring erzeugt eine Pumpwirkung, die Flüssigkeit über die Dichtungsflächen zirkulieren lässt und so für Schmierung und Kühlung sorgt.

Wie funktionieren Pumpringe?

Der Pumpenring hat auf seiner Oberfläche schräge Rillen, die als kleine Pumpen fungieren. Wenn sich die Welle dreht, pumpen diese Rillen Flüssigkeit von außen in Richtung der Dichtungsflächen. Die Flüssigkeit fließt dann über die Dichtungsflächen und schmiert und kühlt sie.

Was ist der Zweck des Pumprings

Der Hauptzweck eines Pumpenrings besteht darin, einen geschlossenen Wirbelstrom der Sperrflüssigkeit zwischen den inneren und äußeren Dichtungen in einer Doppeldichtungskartusche zu erzeugen. Diese Zirkulation trägt dazu bei:

1. Kühlen Sie die Gleitringdichtungen, indem Sie die Wärme von den Dichtungsflächen wegleiten.
2. Schmieren Sie die Dichtungsflächen, um Verschleiß und Reibung zu verringern.
3. Halten Sie in der Dichtungskammer einen höheren Druck als in der Prozessflüssigkeit aufrecht, um Verunreinigungen vorzubeugen und die Lebensdauer der Dichtung zu verlängern.
4. Bietet eine Möglichkeit zur Zirkulation der Sperrflüssigkeit, ohne dass ein externes Reservoir oder Pumpensystem erforderlich ist.

Pumpenringtypen

In Gleitringdichtungen werden im Wesentlichen drei Arten von Pumpenringen verwendet:

Radiallaufräder mit gebohrten Schaufeln

Radiallaufräder mit gebohrten Schaufeln sind eine der gängigsten Pumpenringarten. Sie bestehen aus einer Reihe radialer Schaufeln oder Löcher, die in das Laufrad gebohrt sind und beim Drehen des Laufrads einen Druckunterschied erzeugen. Dieser Druckunterschied treibt die Sperrflüssigkeit aus dem Hochdruckbereich nahe dem Außendurchmesser des Laufrads in den Niederdruckbereich nahe dem Innendurchmesser und erzeugt so einen geschlossenen Kreislauf.

Radiallaufräder mit gebohrten Schaufeln sind relativ einfach herzustellen und bieten gute Durchflussraten und Druckhöheneigenschaften, sodass sie für ein breites Anwendungsspektrum geeignet sind.

Radiale Strömung durch Schlitze

Radialpumpenringe mit Schlitzen funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip wie solche mit gebohrten Schaufeln, verfügen jedoch anstelle von Löchern über eine Reihe radialer Schlitze oder Rillen, die in das Laufrad eingearbeitet sind. Wenn sich das Laufrad dreht, erzeugen die Schlitze einen Druckunterschied, der die Sperrflüssigkeit vom Außendurchmesser zum Innendurchmesser treibt und so einen geschlossenen Kreislauf erzeugt.

Geschlitzte Radialpumpenringe können im Vergleich zu gebohrten Schaufelkonstruktionen bessere Strömungseigenschaften bieten, da die Schlitze einen kontinuierlicheren Strömungsweg bieten und Strömungsablösungen und Turbulenzen verringern. Allerdings sind sie möglicherweise komplexer herzustellen und nicht für alle Anwendungen geeignet.

Axiale Strömung durch Spiralnuten

Axialpumpenringe mit Spiralnuten sind so konzipiert, dass sie bei Rotation des Laufrads einen spiralförmigen Strömungsweg für die Sperrflüssigkeit erzeugen. Die Spiralnuten sind in die Laufradoberfläche eingearbeitet, und bei Rotation des Laufrads wird die Sperrflüssigkeit entlang der Nuten vom Außendurchmesser zum Innendurchmesser gedrückt, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht.

Axialpumpenringe mit Spiralnuten bieten hervorragende Durchflussraten und Druckhöheneigenschaften, insbesondere bei hohen Drehzahlen. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Durchflussraten und geringe Druckabfälle erforderlich sind, wie beispielsweise in Hochgeschwindigkeits-Turbomaschinen und Kompressoren.

Allerdings können die Konstruktion und Herstellung von Pumpenringen mit axialer Strömung komplexer sein als die mit radialer Strömung und ihre Leistung kann stärker auf Veränderungen der Betriebsbedingungen und Fluideigenschaften reagieren.

Anwendungen von Pumpenringen

API-PLAN 23

API PLAN 23 deckt die Anforderungen an Pumpenringe ab, die in Gleitringdichtungen für Kreiselpumpen verwendet werden. Er legt die Materialien, Abmessungen und Fertigungstoleranzen für Pumpenringe fest. Der Plan ist auf Pumpenringe anwendbar, die in verschiedenen Branchen verwendet werden, darunter Öl und Gas, Chemie und Stromerzeugung.

API-PLAN 52

API PLAN 52 bietet Richtlinien für die Konstruktion und Prüfung von Gleitringdichtungen für Kreisel- und Rotationspumpen. Es deckt die Anforderungen an Pumpenringe ab, einschließlich Materialien, Abmessungen und Prüfverfahren. Der Plan wird in der Öl- und Gasindustrie häufig verwendet.

API-PLAN 53

API PLAN 53 ist ein Standard für die Konstruktion und Prüfung von Gleitringdichtungen für Kolbenpumpen. Er legt die Anforderungen an Pumpenringe fest, einschließlich Materialien, Abmessungen und Prüfmethoden. Dieser Plan wird in der Öl- und Gasindustrie häufig für Kolbenpumpen verwendet.

Leistung des Pumprings

Durchflussratenanforderungen

Eine der wichtigsten Überlegungen hinsichtlich der Leistung von Pumpenringen ist die erforderliche Durchflussrate der Sperrflüssigkeit. Die Durchflussrate muss ausreichen, um einen stabilen Flüssigkeitsfilm zwischen den Dichtungsflächen aufrechtzuerhalten, durch Reibung erzeugte Wärme abzuführen und das Eindringen von Prozessflüssigkeiten zu verhindern.

Pumpenring-Leistungskurven

Die Leistung eines Pumpenrings wird typischerweise durch Leistungskurven charakterisiert, die die Durchflussrate gegenüber der vom Pumpenring bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten erzeugten Druckhöhe auftragen.

Rohrleitungssystemkurven

Die Rohrleitungssystemkurve stellt den Druckabfall über die Rohrleitungen, Armaturen und anderen Komponenten im Zirkulationskreislauf dar. Der Schnittpunkt der Pumpenring-Leistungskurve und der Rohrleitungssystemkurve bestimmt die tatsächliche Zirkulationsrate der Sperrflüssigkeit im System.

Faktoren, die die Leistung des Pumpenrings beeinflussen

Die Leistung von Pumpenringen bei Gleitringdichtungsanwendungen kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden.

Durchmesser und Geschwindigkeit

Größere Durchmesser und höhere Drehzahlen führen im Allgemeinen zu einer erhöhten Durchflusskapazität und Druckhöhe.

Freigaben und Porting

Die Abstände zwischen dem Pumpenring und den stationären Komponenten sowie die Größe und Lage der Einlass- und Auslassöffnungen wirken sich erheblich auf die Leistung des Pumpenrings aus. Kleinere Abstände können den vom Pumpenring erzeugten Druck erhöhen, können aber auch zu höheren Reibungsverlusten und Wärmeentwicklung führen.

Fluideigenschaften

Die Eigenschaften der Sperrflüssigkeit wie Viskosität, Dichte und Kompressibilität spielen eine entscheidende Rolle für die Leistung des Pumpenrings. Flüssigkeiten mit höherer Viskosität können größere Abstände und Öffnungen erfordern, um ausreichende Durchflussraten aufrechtzuerhalten, während Flüssigkeiten mit niedrigerer Viskosität kleinere Abstände und verbesserte Druckerzeugungsfähigkeiten ermöglichen können. Die Kompatibilität der Sperrflüssigkeit mit den Dichtungsmaterialien und der Prozessflüssigkeit muss ebenfalls berücksichtigt werden, um einen zuverlässigen Langzeitbetrieb sicherzustellen.