Was ist der hydraulische Ausgleich einer Gleitringdichtung?

In der Welt der Gleitringdichtungen ist der hydraulische Ausgleich ein grundlegendes Konzept, das die Leistung und Lebensdauer der Dichtung erheblich beeinflusst. Bei diesem Konstruktionsprinzip werden die auf die Dichtungsflächen wirkenden Kräfte sorgfältig gesteuert, um die Druckbewältigung zu optimieren, den Verschleiß zu minimieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern.

In diesem Blogbeitrag werden wir uns mit den Feinheiten des hydraulischen Ausgleichs in Gleitringdichtungen befassen und dessen Definition, die wirkenden Kräfte und die Formel für das Ausgleichsverhältnis untersuchen. Wir werden auch die Unterschiede zwischen ausgeglichenen und unausgeglichenen Dichtungen untersuchen, die Vor- und Nachteile des hydraulischen Ausgleichs erörtern und erklären, wie dieser wichtige Ausgleich in der Praxis erreicht wird.

Was ist der hydraulische Ausgleich bei Gleitringdichtungen?

In einem Gleitringdichtung, hydraulisches Gleichgewicht bezeichnet das Gleichgewicht zwischen den auf die Dichtungsflächen wirkenden Schließ- und Öffnungskräften. Dieses Gleichgewicht bestimmt den Kontaktdruck zwischen den Dichtungsflächen und beeinflusst Faktoren wie Verschleiß, Wärmeentwicklung und Druckbelastbarkeit.

Schließkräfte

Schließkräfte in einer Gleitringdichtung sind die Kräfte, die die Dichtungsflächen zusammendrücken, wodurch eine dichte Abdichtung entsteht und Leckagen vermieden werden. Die primäre Schließkraft ist die Federkraft, die von den mechanischen Federn hinter den Dichtungsflächen erzeugt wird. Zusätzlich trägt der auf die Rückseite der Dichtungsflächen wirkende Hydraulikdruck zur Schließkraft bei. Je höher der Druck, desto größer die Schließkraft.

Öffnungskräfte

Öffnungskräfte in einer Gleitringdichtung sind die Kräfte, die dazu neigen, die Dichtungsflächen zu trennen und den Schließkräften entgegenzuwirken. Die Hauptöffnungskraft ist der Hydraulikdruck, der auf die Dichtungsflächen wirkt. Wenn der Druck der abgedichteten Flüssigkeit zunimmt, übt er eine größere Kraft auf die Dichtungsflächen aus und versucht, sie auseinander zu drücken. Die Dichtfläche Geometrie und Balanceverhältnis bestimmen die Stärke der Öffnungskraft.

Formel für das Bilanzverhältnis

Das Ausgleichsverhältnis ist ein wichtiger Parameter, der den hydraulischen Ausgleich einer Gleitringdichtung quantifiziert. Es ist definiert als das Verhältnis der hydraulischen Schließkraft zur hydraulischen Öffnungskraft. Das Ausgleichsverhältnis kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Bilanzverhältnis = (A_C - A_O) / A_C

Wo:

• A_C ist die Fläche der Dichtfläche, die dem Schließdruck ausgesetzt ist
• A_O ist die Fläche der Dichtfläche, die dem Öffnungsdruck ausgesetzt ist

Ein Gleichgewichtsverhältnis von 1 weist auf eine unausgewogene Dichtung hin, während ein Verhältnis unter 1 eine ausgewogene Dichtung bedeutet. Je niedriger das Gleichgewichtsverhältnis, desto ausgewogener ist die Dichtung.

Unterscheidung zwischen entlasteten und unentlasteten Dichtungen

Vorteile des hydraulischen Abgleichs

Reduzierung von Verschleiß und Wärmeentwicklung

Hydraulisch ausgeglichene Gleitringdichtungen bieten erhebliche Vorteile hinsichtlich geringerer Abnutzung und Wärmeentwicklung. Durch den Ausgleich der auf die Dichtungsflächen wirkenden hydraulischen Kräfte wird der Kontaktdruck zwischen den Flächen minimiert. Diese Verringerung des Kontaktdrucks führt unmittelbar zu weniger Reibung und Verschleiß und verlängert so die Lebensdauer der Dichtungsflächen.

Umgang mit höheren Drücken

Ein weiterer wichtiger Vorteil hydraulisch ausgeglichener Dichtungen ist ihre Fähigkeit, im Vergleich zu nicht ausgeglichenen Dichtungen mit höheren Drücken umzugehen. Durch die ausgeglichene Konstruktion kann die Dichtung auch bei erhöhtem Systemdruck effektiv arbeiten, ohne ihre Dichtleistung zu beeinträchtigen.

Verbesserung der Zuverlässigkeit

Der hydraulische Ausgleich trägt zur allgemeinen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Gleitringdichtungen bei. Durch die Reduzierung von Verschleiß, Wärmeentwicklung und der Auswirkungen hoher Drücke sind ausgeglichene Dichtungen weniger fehleranfällig und erfordern weniger häufige Wartung.

Nachteile des hydraulischen Abgleichs

Erhöhte Designkomplexität

Ein Nachteil hydraulisch entlasteter Dichtungen ist ihre höhere Konstruktionskomplexität im Vergleich zu nicht entlasteten Dichtungen.
Diese Komplexität kann zu längeren Entwicklungszeiten und höheren anfänglichen Designkosten führen.

Höhere Herstellungskosten

Die erhöhte Konstruktionskomplexität hydraulisch entlasteter Dichtungen führt auch zu höheren Herstellungskosten. Darüber hinaus bestehen entlastete Dichtungen oft aus mehreren Komponenten, wie Ausgleichshülsen oder Hydraulikkammern, was die Gesamtkosten der Dichtungsbaugruppe erhöht.

So wird der hydraulische Ausgleich erreicht

Der hydraulische Ausgleich in Gleitringdichtungen wird normalerweise durch die Verwendung eines Ausgleichsdurchmessers oder einer Ausgleichskammer erreicht. Der Ausgleichsdurchmesser ist ein sorgfältig entworfenes Merkmal der Dichtungsfläche, das die Druckverteilung über die Fläche verändert.

Durch Auswahl des geeigneten Ausgleichsdurchmessers können die hydraulischen Kräfte, die zum Schließen der Dichtungsflächen wirken, durch die Kräfte ausgeglichen werden, die zum Öffnen der Dichtungsflächen wirken. Dieses Kräftegleichgewicht führt zu einer Nettokraft nahe Null, wodurch der Flächenkontaktdruck und der Verschleiß minimiert werden.

Alternativ kann der hydraulische Ausgleich mithilfe einer Ausgleichskammer erreicht werden. Bei dieser Konstruktion wird hinter der Dichtungsfläche eine separate Kammer geschaffen, in die der Systemdruck eingeleitet wird. Der Druck in der Ausgleichskammer wirkt der hydraulischen Schließkraft entgegen und gleicht so die Dichtung effektiv aus.