Was ist eine akzeptable Leckage bei Gleitringdichtungen?

Typische akzeptable Leckageraten

In den meisten industriellen Anwendungen weist eine ordnungsgemäß funktionierende Gleitringdichtung eine Leckagerate von 10 Tropfen pro Stunde oder weniger pro Dichtung auf. Diese geringe Leckagemenge gilt als normal und ist für die ordnungsgemäße Schmierung und Kühlung der Dichtung erforderlich. Eine übermäßige Leckage über diese Rate hinaus kann auf Probleme mit der Dichtungskonstruktion, der Installation oder den Betriebsbedingungen hinweisen.

Dichtungslecks werden gemessen, indem die Flüssigkeit, die über einen bestimmten Zeitraum an den Dichtungsflächen austritt, gesammelt und quantifiziert wird. Die allgemein anerkannte Methode besteht darin, Tropfen pro Minute zu messen und in eine Stundenrate umzurechnen. Ein Tropfen pro Minute entspricht etwa 2,5 bis 3 ml pro Stunde.

Zulässige Leckage von API 682

Der Standard 682 des American Petroleum Institute (API) bietet Richtlinien für akzeptable Dichtungsleckagen in der Öl- und Gasindustrie. API 682 definiert drei Dichtungsleckageklassen:

• Dichtungen der Kategorie I: Leckagerate weniger als 500 ml pro Tag (20,8 ml/h)
• Dichtungen der Kategorie II: Leckagerate weniger als 1.000 ml pro Tag (41,7 ml/h)
• Dichtungen der Kategorie III: Leckagerate weniger als 2.000 ml pro Tag (83,3 ml/h)

Aufgrund der anspruchsvollen Betriebsbedingungen und der kritischen Natur von Öl- und Gasanwendungen sind diese zulässigen Leckageraten höher als der typische Richtwert von 10 Tropfen pro Stunde.

Faktoren, die die Dichtungsleckrate beeinflussen

Dichtungsdesignfaktoren

• Oberflächenmaterialien: Die tribologischen Eigenschaften und die Kompatibilität der Werkstoffe für die Primär- und Gegenringfläche wirken sich auf die Leckage aus. Hartflächenpaarungen wie Siliziumkarbid vs. Siliziumkarbid neigen dazu, mit engeren Abständen und weniger Leckage zu laufen.
• Bilanzverhältnis: Dichtungen mit einem hohen Ausgleichsverhältnis (d. h. mehr Schließkraft) weisen tendenziell geringere Leckageraten auf. Dies muss jedoch gegen Wärmeentwicklung und Verschleiß abgewogen werden.
• Gesichtsbehandlungen: Oberflächenbehandlungen wie Laser-Oberflächenstrukturierung (LST) oder Mikrowellen-Oberflächenbearbeitung können verwendet werden, um die Topographie der Dichtungsflächen zu optimieren und so die Schmierung und Leckagekontrolle zu verbessern.
• Federbelastung: Die Federkraft, die die Flächen zusammenhält, beeinflusst die Flächenbelastung und die Leckrate. Stärkere Federn verringern die Leckage, erhöhen jedoch den Verschleiß und die Wärmeentwicklung.

Ausrüstungsfaktoren

• Wellendrehzahl: Höhere Wellendrehzahlen führen aufgrund größerer Zentrifugalkräfte und Turbulenzen tendenziell zu einer erhöhten Dichtungsleckage.
• Fehlausrichtung: Eine übermäßige Fehlausrichtung oder Durchbiegung der Welle kann zu ungleichmäßiger Belastung und erhöhter Leckage an den Dichtungsflächen führen.
• Vibration: Vibrationen können dazu führen, dass die Dichtungsflächen klappern oder sich kurzzeitig öffnen, was zu höheren Leckagen führt.

Betriebsbedingungen

• Druck: Höhere Dichtungsdrücke erhöhen tendenziell die Leckrate, wenn sonst alles unverändert bleibt. Bei doppeltem Druck verdoppelt sich die Leckrate ungefähr.
• Temperatur: Höhere Temperaturen reduzieren die Viskosität, was zu höheren Leckagen führen kann. Hohe Temperaturen können außerdem Elastomere beschädigen und zu Verformungen der Oberfläche führen.

Fluideigenschaften

• Viskosität: Flüssigkeiten mit niedrigerer Viskosität neigen eher zum Lecken, da sie leichter durch den dünnen Film zwischen den Flächen fließen.
• Schmierfähigkeit: Flüssigkeiten mit schlechten Schmiereigenschaften können zu erhöhter Reibung und Verschleiß an den Dichtungsflächen führen, was wiederum zu höheren Leckagen führt.
• Abrasivität: Abrasive Flüssigkeiten beschleunigen den Verschleiß der Dichtungsflächen, führen dazu, dass sich die Flächen öffnen und es mit der Zeit zu mehr Leckagen kommt.
• Volatilität: Hochflüchtige oder gasförmige Flüssigkeiten lassen sich schwieriger abdichten und neigen zu größeren Leckagen, insbesondere beim Betrieb in der Nähe des Dampfdrucks der Flüssigkeit.