Was sind Trockengasdichtungen?

Die Maschinenbauindustrie steht bei herkömmlichen Dichtungsmethoden vor großen Herausforderungen, die zu übermäßigen Emissionen, hohem Energieverbrauch und häufigen Wartungsproblemen führen. Diese Probleme beeinträchtigen nicht nur die Betriebseffizienz, sondern sind auch umweltschädlich.

Was ist eine Trockengasdichtung?

Glücklicherweise bieten Trockengasdichtungen eine bessere Lösung. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologie und innovativer Konstruktion beheben Trockengasdichtungen die Mängel herkömmlicher Dichtungen effektiv und bieten höhere Zuverlässigkeit, längere Lebensdauer und einfachere Wartung.

Eine Trockengasdichtung ist eine spezielle Gleitringdichtung, die unter Druck stehendes Gas verwendet, um eine Abdichtung zwischen rotierenden und stationären Komponenten in Turbomaschinen wie Kompressoren, Turbinen und Pumpen herzustellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kontaktdichtungen wie Kohlenstoffringen oder segmentierten Buchsen, die auf Kontakt zwischen Oberflächen beruhen, halten Trockengasdichtungen einen kleinen Spalt zwischen den rotierenden und stationären Flächen aufrecht.

Dieser Spalt, der normalerweise im Mikrometerbereich gemessen wird, ist mit sauberem, trockenem Gas gefüllt, dessen Druck etwas höher ist als der Druck der Prozessflüssigkeit. Dieser unter Druck stehende Gasfilm fungiert als Barriere und verhindert, dass Prozessflüssigkeit entweicht, während die rotierende Komponente sich frei mit minimaler Reibung und Wärmeentwicklung drehen kann.

Funktionsweise von Trockengasdichtungen

Das Funktionsprinzip einer Trockengasdichtung basiert auf der Erzeugung eines stabilen Hochdruck-Gasfilms zwischen den rotierenden und stationären Dichtungsflächen.

Wenn die Maschine stillsteht, berühren sich die Dichtungsflächen und werden durch Federn und Gasdruck geschlossen gehalten. Wenn sich die Welle zu drehen beginnt, wird durch Drosselöffnungen im Primärring eine kleine Menge Hochdruckgas zwischen die Dichtungsflächen gespritzt.

Wenn das Gas in die Dichtungsfläche eindringt, entsteht ein dünner Hochdruckfilm, der den Primärring vom Gegenring abhebt und einen Spalt von einigen Mikrometern erzeugt. Dieser Gasfilm wirkt als Schmier- und Dichtungsmedium, sodass sich der Gegenring bei minimaler Reibung frei drehen kann und gleichzeitig das Austreten von Prozessgas verhindert wird.

Arten von Trockengasdichtungen

Einzeldichtungen

Einzelne Trockengasdichtungen bestehen aus einer einzigen Dichtfläche und sind die einfachste Konfiguration. Sie sind für den Umgang mit mäßigen Druckunterschieden ausgelegt und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen das abgedichtete Gas sauber und trocken ist. Einzeldichtungen sind kostengünstig und benötigen nur wenig Platz, was sie zu einer beliebten Wahl für viele industrielle Anwendungen macht.

Doppelte Dichtungen

Doppelte Trockengasdichtungen verfügen über zwei in Reihe angeordnete Dichtungsflächen, die eine zusätzliche Schutzschicht gegen Leckagen bieten. Der Raum zwischen den beiden Dichtungsflächen wird normalerweise mit einem Sperrgas wie Stickstoff unter Druck gesetzt, um zu verhindern, dass Prozessgas in die Atmosphäre entweicht. Doppelte Dichtungen sind ideal für Anwendungen mit höheren Druckunterschieden oder wenn eine höhere Zuverlässigkeit erforderlich ist.

Tandemdichtungen

Tandem-Trockengasdichtungen vereinen die Vorteile von Einzel- und Doppeldichtungen. Sie bestehen aus zwei Rücken an Rücken montierten Einzeldichtungen mit einer gemeinsamen stationären Dichtungsfläche dazwischen. Der Raum zwischen den Dichtungen wird zu einer Fackel oder einem Rückgewinnungssystem entlüftet. Tandemdichtungen bieten ein Höchstmaß an Sicherheit und Zuverlässigkeit und eignen sich daher für kritische Anwendungen oder Prozesse mit gefährlichen oder giftigen Gasen.

Vorteile von Trockengasdichtungen

• Reduzierte Emissionen: Trockengasdichtungen minimieren Leckagen und führen im Vergleich zu anderen Dichtungstechnologien zu deutlich geringeren Emissionen.
• Geringerer Energieverbrauch: Durch die berührungslose Natur von Trockengasdichtungen kommt es zu minimaler Reibung und Wärmeentwicklung, was zu einem geringeren Energieverbrauch und einer verbesserten Gesamtsystemeffizienz führt.
• Verbesserte Zuverlässigkeit: Trockengasdichtungen haben weniger bewegliche Teile und sind weniger verschleißanfällig als Gleitringdichtungen.
• Verbesserte Haltbarkeit: Die in Trockengasdichtungen verwendeten Materialien wie Siliziumkarbid und Wolframkarbid sind äußerst verschleiß-, korrosions- und temperaturbeständig. Diese Haltbarkeit verlängert die Lebensdauer der Dichtungen, senkt die Austauschkosten und minimiert Prozessunterbrechungen.
• Beseitigung von Ölverunreinigungen: Im Gegensatz zu ölgeschmierten Dichtungen benötigen Trockengasdichtungen kein Ölversorgungssystem.
• Vereinfachte Wartung: Trockengasdichtungen erfordern im Vergleich zu anderen Dichtungstechnologien nur minimalen Wartungsaufwand. Das Fehlen eines Ölversorgungssystems und der geringere Verschleiß der Dichtungsflächen vereinfachen die Wartungsvorgänge und senken die damit verbundenen Kosten.

Nachteile von Trockengasdichtungen

• Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen: Trockengasdichtungen reagieren sehr empfindlich auf Verunreinigungen im Prozessgas wie Schmutz, Staub und Flüssigkeiten. Diese Verunreinigungen können die Dichtungsflächen beschädigen und die Dichtleistung beeinträchtigen.
• Eingeschränkte Fähigkeit zum Umgang mit Flüssigkeiten: Trockengasdichtungen sind für den Betrieb mit sauberen, trockenen Gasen ausgelegt. Das Vorhandensein von Flüssigkeiten im Prozessgas kann zu Dichtungsfehlern und Leckagen führen.
• Höhere Anschaffungskosten: Aufgrund der anspruchsvollen Konstruktion und der hochwertigen Materialien, die bei Trockengasdichtungen verwendet werden, sind die Anschaffungskosten im Vergleich zu anderen Dichtungstechnologien häufig höher.
• Empfindlichkeit gegenüber Betriebsbedingungen: Trockengasdichtungen reagieren empfindlich auf Änderungen der Betriebsbedingungen wie Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung. Abweichungen von den angegebenen Konstruktionsbedingungen können die Dichtungsleistung beeinträchtigen und zu vorzeitigem Ausfall führen.
• Temperaturbeschränkungen: Trockengasdichtungen haben im Vergleich zu anderen Dichtungstechnologien einen begrenzten Betriebstemperaturbereich. Die in den Dichtungsflächen und Sekundärdichtungen verwendeten Materialien können bei hohen Temperaturen zerfallen, was ihre Anwendung in Prozessen mit extremer Hitze einschränkt.