Was ist eine Gleitringdichtung?

Eine Gleitringdichtung ist ein wichtiges Bauteil in rotierenden Geräten, das Flüssigkeitslecks verhindert und Druck hält. Diese Dichtungen werden in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter Öl und Gas, chemische Verarbeitung und Wasseraufbereitung, wo sie den zuverlässigen und effizienten Betrieb von Pumpen, Kompressoren und anderen Maschinen gewährleisten.

Das Design und die Funktion von Gleitringdichtungen haben sich im Laufe der Jahre erheblich weiterentwickelt. Fortschritte in der Materialwissenschaft und im Maschinenbau haben zu verbesserter Leistung und Langlebigkeit geführt. In diesem Blogbeitrag werden wir uns mit den Feinheiten von Gleitringdichtungen befassen und ihre grundlegenden Prinzipien, Schlüsselkomponenten und Funktionen untersuchen.

Was ist eine Gleitringdichtung?

Eine Gleitringdichtung ist eine Dichtungsvorrichtung, die das Austreten von Flüssigkeiten entlang rotierender Wellen verhindert, insbesondere bei Kreiselpumpen und anderen rotierenden Geräten. Sie besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem stationären Dichtungsring im Pumpengehäuse und einem rotierenden Dichtungsring an der Welle. Diese beiden Ringe bilden eine Dichtungsschnittstelle und bilden eine Barriere zwischen der Prozessflüssigkeit und der Atmosphäre.

Gleitringdichtungen sind eine hervorragende Alternative zu herkömmlichen Stopfbuchspackungen, da sie eine bessere Dichtleistung und einen geringeren Wartungsaufwand bieten. Sie sind so konzipiert, dass sie Flüssigkeiten in der Pumpe halten, die Welle jedoch frei rotieren lassen, wodurch Reibung und Verschleiß minimiert werden. Durch die effektive Abdichtung der Pumpenwelle tragen Gleitringdichtungen dazu bei, Flüssigkeitslecks zu verhindern, die zu Produktverlusten, Umweltverschmutzung und Sicherheitsrisiken führen können.

Die Dichtwirkung einer Gleitringdichtung beruht auf der exakten Ebenheit und Glätte der DichtflächenDie rotierenden und stationären Dichtungsflächen werden durch eine Kombination aus Hydraulik- und Federkräften zusammengepresst, wodurch ein dünner Flüssigkeitsfilm zwischen ihnen entsteht. Dieser Flüssigkeitsfilm wirkt als Barriere, verhindert Leckagen und schmiert gleichzeitig die Dichtungsflächen, um Verschleiß und Reibung zu minimieren.

Funktionsweise von Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen sind dafür ausgelegt, Flüssigkeiten in einem Pumpengehäuse oder -behälter einzuschließen, indem sie eine Abdichtung zwischen den stationären und rotierenden Teilen der Anlage herstellen. Die primären Dichtungsflächen, bestehend aus einem stationären und einem rotierenden Dichtungsring, stehen senkrecht zur Welle und bilden eine Dichtungsschnittstelle. Diese Dichtungsflächen werden durch eine Kombination aus hydraulischen Kräften der abgedichteten Flüssigkeit und Federdruck vom Federmechanismus der Dichtung zusammengedrückt.

Die primären Dichtungsflächen bestehen normalerweise aus harten, verschleißfesten Materialien wie Siliziumkarbid, Wolframkarbid oder Kohlenstoffgraphit. Diese Materialien werden präzise bearbeitet, um eine flache, glatte Dichtungsoberfläche zu erzeugen. Wenn sich die Welle dreht, wird ein dünner Flüssigkeitsfilm zwischen die Dichtungsflächen gezogen, der sie schmiert und direkten Kontakt verhindert. Dieser Flüssigkeitsfilm trägt zusammen mit den Hydraulik- und Federkräften dazu bei, die Integrität der Dichtung aufrechtzuerhalten und Leckagen zu verhindern.

Sekundärdichtungen wie O-Ringe, Keildichtungen oder Elastomerbälge werden zur Abdichtung zwischen den stationären und rotierenden Komponenten der Gleitringdichtungsanordnung verwendet. Diese Sekundärdichtungen verhindern Leckagen zwischen den Dichtungsflächen und dem Pumpengehäuse oder der Wellenhülse. Sie gleichen auch kleinere Wellenbewegungen und Fehlausrichtungen aus und stellen sicher, dass die primären Dichtungsflächen in ordnungsgemäßem Kontakt bleiben.

Bei einigen Gleitringdichtungskonstruktionen, wie Doppeldichtungen oder TandemdichtungenZusätzliche Dichtungen dienen dem besseren Schutz vor Leckagen oder der Abdichtung einer Sperrflüssigkeit. Die Sperrflüssigkeit, die üblicherweise sauber und mit der Prozessflüssigkeit kompatibel ist, steht unter einem höheren Druck als die Prozessflüssigkeit, um Verunreinigungen zu vermeiden und die Dichtflächen zu schmieren.

Komponenten von Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen bestehen aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenwirken, um eine wirksame Abdichtung zu gewährleisten und Leckagen vorzubeugen. Zu diesen Komponenten gehören:

• Primäre Dichtungsflächen: Die primären Dichtungsflächen sind das Herzstück einer Gleitringdichtung. Diese präzisionsgeschliffenen Oberflächen aus Materialien wie Siliziumkarbid, Wolframkarbid oder Kohlenstoffgraphit bilden eine dynamische Dichtungsschnittstelle, die verhindert, dass Flüssigkeit entlang der rotierenden Welle entweicht. Die stationäre Fläche ist normalerweise in der Stopfbuchse oder im Dichtungsgehäuse montiert, während die rotierende Fläche an der Welle oder der Wellenhülse befestigt ist.
• Sekundärdichtungen: Sekundärdichtungen, auch statische Dichtungen genannt, dienen der Abdichtung zwischen stationären Komponenten und verhindern Leckagen. Diese Dichtungen können aus Elastomerwerkstoffen wie O-Ringen, V-Ringen oder PTFE-Keilen bestehen. In einigen Ausführungen werden Metallbälge oder Elastomerbälge als Sekundärdichtungen verwendet, um Wellenbewegungen auszugleichen und zusätzliche Abdichtung zu gewährleisten.
• Federmechanismus: Der Federmechanismus übt eine konstante Kraft auf die primären Dichtungsflächen aus und sorgt so für einen ordnungsgemäßen Kontakt und eine ordnungsgemäße Abdichtung. Diese Kraft ist wichtig für die Aufrechterhaltung der Dichtflächenspalt und gleicht jegliche Wellenfehlausrichtung oder axiale Wellenanpassungen aus. Zu den gängigen Federtypen gehören Schraubenfedern, Wellenfedern und Metallbälge.
• Stützelemente: Gleitringdichtungen sind für ihre Funktion auf verschiedene Stützelemente angewiesen. Dazu gehören Dichtungsringe, Sicherungsringe, Antriebsringe und Verdrehsicherungsstifte. Die Dichtungsstopfbuchse bietet eine Montagefläche für die stationäre Dichtungsfläche und hilft bei der Ausrichtung der Dichtungskomponenten. Sicherungsringe und Antriebsmanschetten sichern die rotierenden Komponenten auf der Welle, während Verdrehsicherungsstifte eine ungewollte Drehung der Dichtungsflächen verhindern.

Funktionen von Gleitringdichtungen

Primäre Dichtfunktion

Die Hauptfunktion einer Gleitringdichtung besteht darin, Prozessflüssigkeit in der Pumpe oder im Gerät zu halten und Leckagen entlang der rotierenden Welle zu verhindern. Die primären Dichtungsflächen bilden eine dynamische Dichtungsschnittstelle, die einen dünnen Flüssigkeitsfilm zwischen den stationären und rotierenden Flächen aufrechterhält. Dieser Flüssigkeitsfilm, der durch die Pumpwirkung und die Dichtungsflächengeometrie erzeugt wird, verhindert den direkten Kontakt zwischen den Flächen und minimiert den Verschleiß, während gleichzeitig eine effiziente Abdichtung gewährleistet wird.

Wellenabdichtung und -ausrichtung

Gleitringdichtungen sorgen für eine effektive Abdichtung um rotierende Wellen, passen sich den Wellengeschwindigkeiten an und erlauben eine begrenzte Wellenbewegung. Die Dichtungskomponenten, wie die Sekundärdichtungen und der Federmechanismus, ermöglichen ein gewisses Maß an Wellenfehlausrichtung und axialer Wellenanpassung, während gleichzeitig eine ordnungsgemäße Dichtungsumgebung aufrechterhalten wird.

Flüssigkeitskompatibilität und Eindämmung

Gleitringdichtungen sind für die Handhabung einer Vielzahl von Flüssigkeiten ausgelegt, darunter Wasser, Kohlenwasserstoffe, Chemikalien und abrasive Flüssigkeiten. Die Dichtungsflächenmaterialien und Sekundärdichtungen werden auf Grundlage ihrer Kompatibilität mit der Prozessflüssigkeit ausgewählt, um optimale Dichtungsleistung und Langlebigkeit sicherzustellen.

Druck- und Temperaturmanagement

Gleitringdichtungen können in einem breiten Druck- und Temperaturbereich eingesetzt werden. Die Dichtungskomponenten, wie die primären Dichtungsflächen, sekundären Dichtungen und die Stützteile, sind so ausgelegt, dass sie den spezifischen Druck- und Temperaturanforderungen der Anwendung standhalten. Bei Hochdruckanwendungen werden häufig ausgeglichene Dichtungskonstruktionen verwendet, um die Schließkraft auf die Dichtungsflächen zu minimieren, den Verschleiß zu verringern und die Lebensdauer der Dichtung zu verlängern.

Vorteile der Verwendung von Gleitringdichtungen

Reduzierte Leckageraten

Einer der Hauptvorteile der Verwendung von Gleitringdichtungen besteht darin, dass sie die Leckageraten im Vergleich zu herkömmlichen Dichtungsmethoden deutlich reduzieren können. Die dynamische Dichtungsschnittstelle, die durch die primären Dichtungsflächen entsteht, minimiert den Flüssigkeitsaustritt und sorgt so für eine effiziente Eindämmung der Prozessflüssigkeit. Diese Leckagereduzierung verbessert nicht nur die Gesamteffizienz des Pumpensystems, sondern minimiert auch die Umweltbelastung und erhöht die Sicherheit am Arbeitsplatz.

Geringere Wartungskosten

Gleitringdichtungen bieten im Vergleich zu anderen Dichtungsmethoden, wie z. B. Stopfbuchsenpackungen, geringere Wartungskosten. Die präzisionsgefertigten Komponenten und fortschrittlichen Dichtungsflächenmaterialien von Gleitringdichtungen führen zu einer längeren Lebensdauer und geringerem Verschleiß, sodass Dichtungen seltener ausgetauscht werden müssen. Darüber hinaus tragen die geringeren Leckageraten von Gleitringdichtungen dazu bei, Schäden an Lagern und anderen Pumpenkomponenten zu vermeiden, was den Wartungsaufwand und die Kosten weiter reduziert.

Höhere Betriebseffizienz

Der Einsatz von Gleitringdichtungen trägt zu einer höheren Betriebseffizienz in Pumpensystemen bei. Durch die Aufrechterhaltung einer geeigneten Dichtungsumgebung und die Minimierung von Leckagen reduzieren Gleitringdichtungen den Stromverbrauch und verbessern die Gesamtleistung der Pumpe. Die effiziente Abdichtung durch Gleitringdichtungen trägt auch dazu bei, eine Verunreinigung der Prozessflüssigkeit zu verhindern, die Produktqualität aufrechtzuerhalten und das Risiko von Prozessstörungen zu verringern.

Langlebigkeit und Haltbarkeit

Gleitringdichtungen sind auf Langlebigkeit und Haltbarkeit ausgelegt und bieten eine verlängerte Lebensdauer in anspruchsvollen Anwendungen. Die hochwertigen Materialien, die für die Dichtungskonstruktion verwendet werden, wie Siliziumkarbid, Wolframkarbid und technische Kunststoffe, bieten hervorragende Verschleißfestigkeit und chemische Verträglichkeit. Das robuste Design von Gleitringdichtungen gewährleistet in Verbindung mit ordnungsgemäßer Installation und Wartung eine zuverlässige Dichtungsleistung über einen längeren Zeitraum und reduziert so Ausfallzeiten und Austauschkosten.

Arten von Gleitringdichtungen

Einzeldichtungen

Einfache Gleitringdichtungen, auch Komponentendichtungen genannt, bestehen aus einem einzigen Satz Dichtungsflächen, die eine dynamische Dichtungsschnittstelle zwischen der rotierenden Welle und dem stationären Gehäuse bilden. Diese Dichtungen werden typischerweise in Anwendungen mit sauberen, nicht abrasiven Flüssigkeiten und moderaten Temperatur- und Druckbedingungen eingesetzt.

Einzeldichtungen können je nach Druckverteilung über die Dichtungsflächen entweder ausgeglichen oder unausgeglichen sein. Ausgeglichene Dichtungen haben auf beiden Seiten der Dichtungsflächen den gleichen Druck, was den Verschleiß verringert und die Lebensdauer der Dichtung verlängert. Unausgeglichene Dichtungen haben auf einer Seite einen höheren Druck, was zu erhöhtem Verschleiß und kürzerer Lebensdauer der Dichtung führen kann.

Doppelte Dichtungen

Doppelte Gleitringdichtungen verfügen über zwei Dichtflächen und bieten so zusätzlichen Schutz gegen Leckagen. Der Raum zwischen den beiden Dichtflächen ist mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt, die entweder flüssig oder gasförmig sein kann. Die Sperrflüssigkeit dient dazu, Schmieren und Kühlen der Dichtung Oberflächen und um zu verhindern, dass Prozessflüssigkeit in die Atmosphäre gelangt.

Doppeldichtungen werden häufig bei Anwendungen mit gefährlichen, giftigen oder teuren Flüssigkeiten verwendet, bei denen Leckagen minimiert werden müssen. Sie können auch bei Hochdruck- oder Hochtemperaturanwendungen eingesetzt werden, bei denen eine einzelne Dichtung möglicherweise keine ausreichende Dichtleistung bietet.

Pusher- vs. Nicht-Pusher-Dichtungen

Drückerdichtungen, auch als konventionelle Dichtungen bekannt, verwenden einen Federmechanismus zur Aufrechterhaltung Kontakt zwischen der Dichtung Flächen. Die Feder drückt die rotierende Dichtfläche gegen die stationäre Dichtfläche und sorgt so für eine dichte Abdichtung. Schieberdichtungen werden aufgrund ihrer Einfachheit und Kosteneffizienz häufig eingesetzt.

Nichtdrückende Dichtungen, wie Balgdichtungen und Metallbalgdichtungen, verwenden ein flexibles Element, um den Kontakt zwischen den Dichtungsflächen aufrechtzuerhalten. Das flexible Element, typischerweise aus Elastomeren oder Metallen, fungiert sowohl als Feder als auch als Sekundärdichtung. Nichtdrückende Dichtungen bieten eine bessere Leistung bei Anwendungen mit hohen Wellenschlag oder Fehlausrichtung, da das flexible Element diese Unregelmäßigkeiten ausgleichen kann.

Patronendichtungen

Patronendichtungen sind vormontierte Einheiten, die alle Komponenten einer Gleitringdichtung in einem einzigen, einfach zu installierenden Paket vereinen. Sie bestehen aus Dichtungsflächen, Sekundärdichtungen, Federmechanismus und Stützteilen, die alle in einer einzigen Baugruppe untergebracht sind.

Patronendichtungen bieten gegenüber Komponentendichtungen mehrere Vorteile, darunter eine einfachere Installation, eine höhere Zuverlässigkeit und geringere Wartungskosten. Sie sind besonders nützlich bei Anwendungen, bei denen häufige Dichtungswechsel erforderlich sind, da sie schnell und einfach ohne Spezialwerkzeug oder Fachwissen installiert werden können.

Geteilte Dichtungen

Geteilte Dichtungen sind für die Montage um eine Welle konzipiert, ohne dass die Anlage komplett zerlegt werden muss. Sie bestehen aus zwei oder mehr Teilen, die um die Welle herum montiert werden können. Dadurch eignen sie sich ideal für Anwendungen, bei denen der Dichtungswechsel schnell und mit minimalen Ausfallzeiten erfolgen muss.

Geteilte Dichtungen werden häufig in großen, teuren Geräten wie Pumpen, Kompressoren und Rührwerken verwendet, bei denen eine vollständige Demontage zeitaufwändig und kostspielig wäre. Sie sind auch in Anwendungen nützlich, bei denen die Geräte nicht leicht bewegt oder erreicht werden können, wie z. B. bei unterirdischen oder Offshore-Installationen.

Anwendungen von Gleitringdichtungen

Öl und Gas

In der Öl- und Gasindustrie werden Gleitringdichtungen in Pumpen und Kompressoren verwendet, die Kohlenwasserstoffe, Bohrflüssigkeiten und andere Prozessmedien fördern. Diese Dichtungen sind so ausgelegt, dass sie den in diesem Sektor häufig auftretenden hohen Drücken, Temperaturen und abrasiven Bedingungen standhalten. Spezialisierte Gleitringdichtungen, wie z. B. Dichtungen nach API 682, sind so konstruiert, dass sie die strengen Anforderungen der Erdölindustrie erfüllen.

Chemische Verarbeitung

Chemische Verarbeitungsanlagen sind auf Gleitringdichtungen angewiesen, um das Austreten verschiedener Chemikalien, Lösungsmittel und Reagenzien einzudämmen und zu verhindern. Diese Dichtungen müssen mit den Prozessflüssigkeiten kompatibel und korrosions-, erosions- und chemikalienbeständig sein. Doppelte Gleitringdichtungen mit Sperrflüssigkeiten werden häufig eingesetzt, um einen zusätzlichen Schutz gegen Auslaufen zu bieten und die Einhaltung von Umweltvorschriften zu gewährleisten.

Wasseraufbereitung

Bei Wasseraufbereitungsanwendungen spielen Gleitringdichtungen eine entscheidende Rolle bei der Abdichtung von Pumpen und anderen Geräten, die mit Wasser, Abwasser und verschiedenen Aufbereitungschemikalien arbeiten. Diese Dichtungen müssen dem Kontakt mit Chlor, Säuren und anderen korrosiven Substanzen standhalten und gleichzeitig eine Verunreinigung der Wasserversorgung verhindern. In dieser Branche werden häufig Patronendichtungen verwendet, da sie einfach zu installieren und zu warten sind.

Nahrungsmittel und Getränke

Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie benötigt Gleitringdichtungen, die strengen Hygiene- und Hygienestandards entsprechen. Diese Dichtungen müssen so konstruiert sein, dass sie Bakterienwachstum verhindern, häufigen Reinigungs- und Sterilisationszyklen standhalten und die Reinheit des Produkts gewährleisten. Einfache und doppelte Gleitringdichtungen In diesem Sektor werden häufig Produkte aus FDA-zugelassenen Materialien wie Edelstahl und speziellen Elastomeren verwendet, um die Produktsicherheit und die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten.