Was ist eine Kompressordichtung?

Kompressordichtungen sind kritische Komponenten in rotierenden Geräten. Sie gewährleisten einen sicheren und effizienten Betrieb, indem sie Leckagen verhindern und den Druck aufrechterhalten. In der anspruchsvollen Umgebung von Industriemaschinen müssen diese Dichtungssysteme extremen Bedingungen standhalten und gleichzeitig eine zuverlässige Leistung liefern.

In diesem Artikel werden die Grundlagen von Kompressordichtungen untersucht und ihre Funktionsprinzipien, verschiedenen Typen, Schlüsselkomponenten und Unterstützungssysteme näher erläutert.

Was ist eine Kompressordichtung?

Eine Kompressordichtung ist eine wichtige Komponente in einem Kompressorsystem, die das Austreten von Prozessgas oder Luft aus dem Kompressorgehäuse verhindert, während sich die Welle dreht. Kompressordichtungen bilden eine Barriere zwischen dem Hochdruckgas im Kompressor und der Atmosphäre, sorgen für einen effizienten Betrieb und verhindern eine Umweltverschmutzung.

Funktionsweise von Kompressordichtungen

Kompressordichtungen funktionieren, indem sie eine Barriere zwischen der rotierenden Welle und dem stationären Kompressorgehäuse bilden. Diese Barriere wird normalerweise durch eine Kombination aus mechanischen Komponenten, wie rotierenden und stationären Dichtungsflächen, und einer Dichtungsflüssigkeit, wie Öl oder Gas, erreicht.

Die rotierende Dichtfläche ist an der Kompressorwelle angebracht, während die stationäre Dichtungsfläche am Kompressorgehäuse befestigt ist. Während sich die Welle dreht, bleiben die Dichtungsflächen in Kontakt miteinander und bilden eine Abdichtung, die Leckagen verhindert. Die Dichtungsflüssigkeit wird zum Schmieren und Kühlen der Dichtungsflächen verwendet, wodurch Reibung und Verschleiß verringert werden.

Arten von Dichtungssystemen

Nassdichtungssysteme

Nassdichtungssysteme verwenden eine Flüssigkeit, normalerweise Öl, um die Dichtungsflächen zu schmieren und zu kühlen. Das Öl zirkuliert durch das Dichtungssystem und bildet eine Barriere zwischen dem Prozessgas und der Atmosphäre. Nassdichtungen werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen das Prozessgas mit dem Dichtungsöl kompatibel ist und die Anwesenheit von Öl im Prozessgas akzeptabel ist.

Zu den Vorteilen von Nassversiegelungssystemen gehören:

• Effektive Schmierung und Kühlung von Dichtungsflächen
• Fähigkeit, mit hohem Druck und hohen Temperaturen umzugehen
• Relativ einfaches Design und Wartung

Zu den Nachteilen von Nassversiegelungssystemen gehören:

• Mögliche Ölverunreinigung des Prozessgases
• Höherer Ölverbrauch und Entsorgungskosten
• Erhöhtes Risiko von Öllecks in der Umwelt

Trockendichtungssysteme

Trockendichtungssysteme, auch Trockengasdichtungen genannt, verwenden ein unter Druck stehendes Gas, normalerweise Stickstoff oder Prozessgas, um eine Barriere zwischen den rotierenden und stationären Dichtungsflächen zu schaffen. Das Gas wird zwischen die Dichtungsflächen eingespritzt und bildet einen dünnen Film, der Kontakt verhindert und Reibung verringert.

Zu den Vorteilen trockener Dichtungssysteme gehören:

• Keine Ölverunreinigung des Prozessgases
• Geringerer Stromverbrauch durch reduzierte Reibung
• Längere Lebensdauer der Dichtungen und geringerer Wartungsaufwand
• Umweltfreundlich, da kein Risiko von Öllecks besteht

Zu den Nachteilen trockener Dichtungssysteme gehören:

• Höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu Nassdichtungen
• Erhöhte Komplexität des Dichtungssystems
• Anforderung an eine saubere, trockene Gasversorgung zur Abdichtung

Dichtungsanordnungen

Einzeldichtungen

Einzeldichtungen haben einen Satz Dichtungsflächen – eine rotierende und eine stationäre Fläche – die einen einzigen Kontaktpunkt bilden, um Leckagen zu verhindern. Sie sind die einfachste Dichtungsart, haben jedoch bei Anwendungen mit hohem Druck oder schlechter Schmierflüssigkeit nur begrenzte Leistung.

Einzeldichtungen werden häufig in sauberen Schmierflüssigkeiten bei mäßigem Druck und mittlerer Temperatur verwendet. Sie erfordern weniger Hilfsausrüstung und sind kostengünstiger als Mehrfachdichtungen. Wenn jedoch die Schnittstelle der Einzeldichtung versagt, kann Prozessflüssigkeit sofort in die Atmosphäre austreten.

Tandemdichtungen

Tandemdichtungen verwenden zwei in Reihe montierte Einzeldichtungen, zwischen denen eine Pufferflüssigkeit auf einem niedrigeren Druck als die Prozessflüssigkeit gehalten wird. Diese Anordnung sorgt für Redundanz – wenn die Primärdichtung ausfällt, enthält die Sekundärdichtung die Prozessflüssigkeit.

Die beiden Dichtungen arbeiten unabhängig voneinander – die Primärdichtung absorbiert den gesamten Druckabfall vom Prozessmedium zum Puffermedium, während die Sekundärdichtung den kleineren Druckunterschied vom Puffermedium zur Atmosphäre bewältigt. Dadurch kann jede Dichtung für ihre spezifischen Druckbedingungen optimiert werden.

Tandemdichtungen werden häufig in gefährlicheren Anwendungen mit höherem Druck eingesetzt, bei denen zusätzliche Sicherheit und Zuverlässigkeit erforderlich sind. Die Pufferflüssigkeit zwischen den Dichtungen kann überwacht werden, um Leckagen in der Primärdichtung zu erkennen, bevor ein externes Leck auftritt. Tandemdichtungen sind jedoch komplexer und teurer als Einzeldichtungen.

Doppelte Dichtungen

Doppelte Dichtungen verwenden ebenfalls zwei Sätze Dichtungsflächen, jedoch mit einer Sperrflüssigkeit zwischen ihnen, die unter einem höheren Druck als die Prozessflüssigkeit gehalten wird. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einem Ausfall einer der Dichtungen die Sperrflüssigkeit mit dem höheren Druck in den Prozess gelangt, anstatt dass die Prozessflüssigkeit entweicht.

Die beiden Dichtungsstufen arbeiten zusammen, um die Sperrflüssigkeit einzudämmen. Die innere Dichtung bewältigt den Druckunterschied zwischen der Sperrflüssigkeit und dem Prozess, während die äußere Dichtung den Druckabfall zwischen der Sperrflüssigkeit und der Atmosphäre bewältigt.

Doppeldichtungen bieten maximale Sicherheit und Emissionskontrolle und werden bei gefährlichen, giftigen oder explosiven Prozessflüssigkeiten eingesetzt. Die Sperrflüssigkeit ist normalerweise eine saubere, inerte Flüssigkeit, die mit dem Prozess kompatibel ist. Zur Bereitstellung der unter Druck stehenden Sperrflüssigkeit sind ein externer Behälter, eine Umwälzpumpe und ein Wärmetauscher erforderlich.

Support-Systeme

Öldichtungssysteme

Berührende Nassdichtungen erfordern einen Schmierflüssigkeitsfilm zwischen den Dichtungsflächen, um Verschleiß und Reibung zu minimieren. In Öldichtungssystemen wird dies durch ein Öl gewährleistet, das aus einem externen Reservoir zirkuliert.

Der Vorratsbehälter enthält einen Vorrat an sauberem Öl und enthält Konditionierungselemente wie Heiz- oder Kühlaggregate, um die optimale Ölviskosität aufrechtzuerhalten. Eine Umwälzpumpe leitet Öl in den Dichtungshohlraum, wo es die Flächen schmiert und Reibungswärme abführt. Durchflussregler und Rückschlagventile sorgen für einen konstanten Ölfluss und -druck.

Gasdichtungssysteme

Bei Trockengaskompressordichtungen wird anstelle von Öl ein unter Druck stehendes Gas, normalerweise Stickstoff, als Dichtungsmedium zwischen den Flächen verwendet. Dadurch entfallen die Komplexitäten von Ölsystemen und es sind höhere Betriebsgeschwindigkeiten und Temperaturen möglich.

Der Druck des Gases wird normalerweise etwas höher gehalten als der des Prozessgases, um einen positiven Durchfluss durch die Dichtungsflächen zu gewährleisten. Ein Bedienfeld dosiert Dichtungsgas aus einer Hochdruckquelle und reguliert dessen Druck und Durchfluss zur Dichtungskammer.

Filter und Demister entfernen alle Partikel oder Flüssigkeiten aus der Gasversorgung, um eine Verunreinigung der Dichtungsflächen zu vermeiden. Gasaufbereitungssysteme können das Versorgungsgas erwärmen, um die Kondensation von Dämpfen aus dem Prozessgas zu verhindern.

Tandem- und Doppelgasdichtungen werden für maximale Zuverlässigkeit in kritischen Kompressoren verwendet. In einer Tandemanordnung fungiert die Sekundärdichtung als Backup, wenn die Primärdichtung ausfällt. Eine Doppelgasdichtung hält ein inertes Sperrgas zwischen Prozess und Atmosphäre aufrecht, um eine maximale Emissionskontrolle zu gewährleisten.