Die Wahrheit über Gleitringdichtungen ist: Sie sind alle undicht. Aber das ist kein Problem – es ist so gewollt.
Wenn Sie als Instandhaltungstechniker oder Ingenieur für Industriepumpen und rotierende Maschinen zuständig sind, haben Sie wahrscheinlich schon einmal Flüssigkeit an den Dichtungen Ihrer Anlagen austreten sehen und sich gefragt, ob etwas nicht stimmt. Die Antwort lautet fast immer: Nein. Eine ordnungsgemäß funktionierende Anlage tropft nicht. Gleitringdichtung muss eine kleine, kontrollierte Menge ausscheiden, um zu überleben.
Warum alle Gleitringdichtungen undicht sind (und warum das normal ist)
Mechanische Dichtungen müssen etwas Wasser abgeben, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Es handelt sich um Vorrichtungen mit kontrollierter Leckage, nicht um absolut dichte Vorrichtungen.
Der Grund dafür ist folgender: Zwischen den Dichtflächen – dem rotierenden und dem stationären Ring – befindet sich ein dünner Flüssigkeitsfilm. Ohne diesen Film stünden die Flächen in direktem Kontakt, was zu massiver Reibung und Hitzeentwicklung führen würde. Die Dichtung würde innerhalb weniger Minuten versagen.
Dieser dünne Film erfüllt drei wichtige Funktionen. Erstens schmiert er die Dichtflächen und reduziert so die Reibung zwischen den Oberflächen. Zweitens kühlt er die Dichtung, indem er Wärme vom Kontaktpunkt abführt. Drittens sorgt er für … Druck zwischen der Dichtung Flächen, die es ihnen ermöglichen, eine hydraulische Abdichtung herzustellen.
Dieser Film kann nur entstehen, wenn eine geringe Menge Flüssigkeit über die Dichtflächen fließt. Bei einwandfreier Funktion der Dichtung wandert diese Leckage von der primären Dichtfläche in Bereiche mit niedrigerem Druck, wo sie schließlich abtropft oder verdunstet.
Man kann es sich so vorstellen: Eine Dichtung, die überhaupt nicht leckt, ist eine Dichtung, die kurz vor einem katastrophalen Versagen steht.
Standards für akzeptable Leckageraten
Nun zu den Zahlen. Wie viel Leckage ist tatsächlich akzeptabel?
Die Antwort hängt von Ihrer Ausrüstung und Ihrer Branche ab, aber hier sind die grundlegenden Standards, auf die sich Ingenieure stützen:
Benchmarks für allgemeine Industrieausrüstung:
Für die meisten industriellen Anwendungen weist eine einwandfrei funktionierende Gleitringdichtung eine Leckrate von maximal 10 Tropfen pro Stunde und Dichtung auf. In messbareren Einheiten entspricht dies etwa 0.1 bis 5 Millilitern pro Stunde (ml/h), abhängig von Dichtungstyp und Anwendung.
Ein Tropfen pro Minute entspricht ungefähr 2.5 bis 3 ml pro Stunde. Ein Milliliter enthält etwa 20 Tropfen. Wenn Sie also ungefähr alle paar Minuten einen Tropfen sehen, liegen Sie wahrscheinlich im akzeptablen Bereich.
API 682 Standard:
Der Standard API 682 (American Petroleum Institute) ist der am weitesten verbreitete Richtwert in der Öl-, Gas- und Chemieindustrie. API 682 erlaubt eine maximale durchschnittliche Flüssigkeitsleckrate von 5.6 Gramm pro Stunde (g/h).
Für Prüfzwecke misst der API 682-Integritätstest die Leckage, indem ein 28-Liter-Reservoir (1 Kubikfuß) mit einem Überdruck von 1.7 bar (25 psig) beaufschlagt und der Druckabfall über 5 Minuten gemessen wird. Die Dichtung gilt als bestanden, wenn der Druckabfall 0.14 bar (2 psi) nicht überschreitet.
ISO 21049-Norm:
ISO 21049 behandelt Gleitringdichtungen für Kreisel- und Drehkolbenpumpen weltweit. Ähnlich wie API 682 erkennt sie an, dass die zulässige Leckage je nach Anwendung variiert. Die Norm betont, dass Einfachdichtungen naturgemäß eine höhere Leckage aufweisen. Leckageraten als Doppeldichtungen, da sie auf einer einzigen Barriere zur Flüssigkeitsrückhaltung beruhen.
| Dichtungstyp | Typische Leckrate |
|---|---|
| Einzeldichtung | 10-50 ml/h |
| Tandem-Dichtung | 1,000-2,000 ml/Tag (41.7-83.3 ml/h) |
| Doppelte/Druckdichtung | <1-10 ml/h |
Leckageraten nach Dichtungstyp
Die zulässige Leckrate hängt maßgeblich von der Art der verwendeten Dichtung ab.
Einfache Gleitringdichtungen:
Eine Einfachdichtung besitzt einen Dichtflächensatz – einen rotierenden, an der Welle befestigten Ring und einen stationären, am Gehäuse fixierten Ring. Einfachdichtungen weisen typischerweise die höchsten zulässigen Leckageraten auf. Arten von GleitringdichtungenDiese Dichtungen arbeiten im Allgemeinen bei Leckageraten von 10-50 ml/h für industrielle Anwendungen.
Einfache Dichtungen sind kostengünstig und für viele Anwendungen gut geeignet, bieten aber einen geringeren Schutz vor Umwelteinflüssen und Produktverlusten.
Tandem-Gleitringdichtungen:
Tandemdichtungen Zwei Gleitringdichtungen sind hintereinander auf der Welle angeordnet. Die dem Produkt nähere Dichtung (Primärdichtung) führt das abgedichtete Medium, während die Sekundärdichtung auf der atmosphärischen Seite mit einem sauberen Puffermedium arbeitet.
Tandemdichtungen ermöglichen höhere Systemdrücke und werden häufig in kritischen Anwendungen eingesetzt, in denen eine gewisse Leckage toleriert werden kann, eine vollständige Abdichtung jedoch nicht erforderlich ist. API 682 Kategorie II-Dichtungen mit Tandemanordnung erlauben Leckageraten von bis zu 1,000 ml pro Tag (ca. 41.7 ml/h).
Doppelte/Doppelte Gleitringdichtungen:
Doppeldichtungen verfügen über zwei Dichtflächen, zwischen denen eine unter Druck stehende Sperrflüssigkeit zirkuliert. Der Druck der Sperrflüssigkeit ist stets höher als der Produktdruck, wodurch sichergestellt wird, dass beide Dichtungen vollständig unter Druck stehen und geschmiert sind.
Doppelte Dichtungen verhindern nahezu vollständig das Austreten des eigentlichen Produkts und sind Standard bei Anwendungen mit gefährlichen, toxischen oder wertvollen Flüssigkeiten. Bei ordnungsgemäßer Wartung erreichen doppelte Dichtungen Leckageraten von unter 1 ml/h, wobei einige Hochleistungsversionen nahezu emissionsfrei arbeiten. Dichtungen der API 682 Kategorie III erlauben Leckageraten von bis zu 2,000 ml pro Tag (ca. 83.3 ml/h).
Anwendungsspezifische Leckagenormen
Die Anforderungen an die Leckagebegrenzung variieren je nach Branche und hängen vom Produktwert, Sicherheitsaspekten und Umweltauflagen ab.
Nahrungsmittel-und Getränkeindustrie:
Im Lebensmittel- und Getränkesektor sind extrem strenge Anforderungen an die Leckagekontrolle gestellt. Jede Kreuzkontamination zwischen dem Produkt und externen Schmierstoffen stellt einen Verstoß gegen die Lebensmittelsicherheit dar.
Lebensmittelgeeignete Gleitringdichtungen müssen den FDA-Vorschriften und den 3-A-Hygienestandards entsprechen. Zulässige Leckageraten in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie liegen typischerweise unter 1 ml/h. Einige Anwendungen erfordern absolut leckagefreie Konstruktionen mit Doppeldichtungen und lebensmittelzugelassenen Barriereflüssigkeiten.
Dichtungen in Lebensmittelanwendungen müssen aus FDA-zugelassenen Materialien wie Edelstahl, Silikon, EPDM, PTFE und Kohlenstoff bestehen. Die Dichtungskonstruktion zeichnet sich durch glatte, porenfreie Oberflächen aus, die Bakterienwachstum verhindern und eine Selbstentleerung ermöglichen, um Produktrückstände zu vermeiden.
Pharmazeutische und chemische Verarbeitung:
Die pharmazeutische Industrie unterliegt ähnlich strengen Anforderungen wie die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die Einhaltung der FDA-Vorschriften ist obligatorisch. Chemische Prozesse erfordern Kompatibilität zwischen Dichtungsmaterialien und die verwendeten Chemikalien.
In pharmazeutischen Anwendungen müssen Gleitringdichtungen jegliche externe Kontamination steriler Produkte verhindern. Viele pharmazeutische Betriebe verwenden druckbeaufschlagte Doppeldichtungen, um die Anforderungen an Emissionsfreiheit zu erfüllen.
Öl-und Gasindustrie:
Im Öl- und Gassektor dient API 682 als Standardreferenz. Je nach Betriebsdruck und Gefahrenklasse kommen unterschiedliche Dichtungskategorien zum Einsatz:
- Dichtungen der Kategorie 1 für Manometerdrücke bis zu 300 psi
- Dichtungen der Kategorie 2 für Drücke bis zu 600 psi
- Dichtungen der Kategorie 3 für spezielle Anwendungen bis zu 600 psi
Bei Offshore- und Tiefbohranlagen sind aufgrund der Umweltsensibilität und der Kosten von Leckagen oft höhere Zuverlässigkeit und niedrigere Leckageraten erforderlich.
Einhaltung von Umwelt- und Emissionsnormen:
Die Umweltauflagen sind weltweit strenger geworden. Die EPA reguliert die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) von Pumpen mit einem Dampfdruck über 1.5 psia und legt strenge Mindestanforderungen für US-amerikanische Betreiber fest.
Die deutsche Umweltnorm TA-Luft wurde erweitert und umfasst nun über 50,000 Industrieanlagen. Angesichts der Verschärfung der lokalen Emissionsvorschriften auf bis zu 50 ppm entwickelte die Dichtungsindustrie duale und fortschrittliche Dichtungssysteme. gasgeschmierte Dichtungen um die Standards für nahezu emissionsfreie Emissionen zu erfüllen.
Viele Anlagenbetreiber setzen heute auf doppelte Gleitringdichtungen mit unter Druck stehenden Sperrflüssigkeiten oder auf moderne, trockengasgeschmierte Dichtungen, um die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen. Diese Technologien ermöglichen es den Betreibern, auf eine kontinuierliche Emissionsüberwachung zu verzichten – ein wesentlicher Kostenvorteil.
Fazit
Folgendes sollten Sie sich merken: Alle Gleitringdichtungen weisen eine gewisse Leckage auf, das ist normal. Ihre Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass die Leckage innerhalb der für Ihre Anlage und Ihre Branche zulässigen Grenzen bleibt.
Für die meisten Industrieanlagen gilt ein Tropfenverlust von 10 Tropfen pro Stunde als akzeptabler Grenzwert. API 682 und ISO 21049 legen spezifische Standards für die Erdöl-, Chemie- und Lebensmittelindustrie fest. Doppelte Dichtungen reduzieren Leckagen in kritischen Anwendungen, in denen Emissionsfreiheit oder vollständige Produktabdichtung entscheidend sind, erheblich.
