Bei Gleitringdichtungen sind die Gleitflächen die primären Dichtelemente, die Flüssigkeitsleckagen zwischen rotierenden und stationären Komponenten verhindern. Material, Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit dieser Flächen wirken sich direkt auf die Leistung und Lebensdauer der Dichtung aus.
Was ist das Seal Face
Kurz und Gleitringdichtung Bei der Baugruppe sind zwei Dichtungsflächen senkrecht zur Welle positioniert, wobei eine Fläche normalerweise stationär ist und die andere sich mit der Welle dreht.
Dichtungsflächen sind präzisionsgefertigte Komponenten mit hochglanzpolierten Oberflächen, die beim Zusammenpressen eine dichte Abdichtung bilden. Die Flächen werden maschinell bearbeitet, um eine außergewöhnlich flache und glatte Oberfläche zu erzielen, oft mit nur wenigen leichten Ebenheitsstreifen.
Die Dichtungsflächen sind so konstruiert, dass zwischen ihnen ein kleiner Spalt von typischerweise 0.1 bis 1 Mikrometer verbleibt. Dieser Spalt wird mit der Prozessflüssigkeit gefüllt, wodurch ein Flüssigkeitsfilm entsteht, der den direkten Kontakt zwischen den Flächen verhindert. Der Flüssigkeitsfilm trägt dazu bei, Verschleiß zu minimieren, Reibung zu reduzieren und die während des Betriebs entstehende Wärme abzuleiten.
Arten von Dichtungsflächen
Flache vs. speziell behandelte Flächen
Flache Gleitflächen sind die am häufigsten verwendete Dichtungsart für Gleitringdichtungen. Diese Flächen werden präzisionsgefertigt, um eine glatte, ebene Oberfläche zu gewährleisten, die eine optimale Dichtleistung ermöglicht. Flache Gleitflächen werden typischerweise bei Anwendungen mit mittleren bis niedrigen Druck- und Temperaturanforderungen eingesetzt.
Im Gegensatz dazu werden speziell behandelte Dichtungsflächen zusätzlichen Oberflächenbehandlungen unterzogen, um ihre Leistung und Haltbarkeit zu verbessern. Zu den gängigen Oberflächenbehandlungen gehören:
- Läppen: Ein feiner Schleifprozess, der die Oberflächenbeschaffenheit und Ebenheit verbessert.
- Polieren: Ein Prozess, der die Oberflächenrauheit reduziert und die Reflektivität der Oberfläche erhöht.
- Beschichtungen: Aufbringen spezieller Beschichtungen, beispielsweise diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) oder Wolframkarbid, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern und die Reibung zu verringern.
Speziell behandelte Flächen werden häufig in anspruchsvollen Anwendungen mit hohem Druck, hohen Temperaturen oder korrosiven Medien verwendet, da sie im Vergleich zu flachen Flächen eine bessere Leistung bieten.
Rotierende vs. stationäre Flächen
Bei einer Gleitringdichtung ist typischerweise eine Dichtungsfläche stationär, während die andere mit der Welle rotiert. Die stationäre Fläche ist üblicherweise im Dichtungsstopfbuchse oder Gehäuse, während die rotierende Fläche an der Welle oder Wellenhülse befestigt ist.
Die stationäre Fläche bleibt in ihrer Position fixiert und besteht oft aus einem härteren, verschleißfesteren Material, wie z. B. Siliziumkarbid oder WolframkarbidDiese Fläche fungiert als primäre Dichtfläche und sorgt für eine dichte Abdichtung gegenüber der rotierenden Fläche.
Die rotierende Fläche hingegen besteht typischerweise aus einem etwas weicheren Material wie Kohlenstoffgraphit oder Siliziumkarbid. Dadurch passt sich die rotierende Fläche der stationären Fläche an und sorgt so für eine effektivere Abdichtung. Die rotierende Fläche ist federbelastet, um auch unter wechselnden Betriebsbedingungen konstanten Kontakt mit der stationären Fläche zu gewährleisten.
In Dichtungsflächen verwendete Materialien
| Material | Immobilien | Anwendungen |
|---|---|---|
| Kohlenstoffgraphit | – Selbstschmierend – Gute Wärmeleitfähigkeit – Beständig gegen Thermoschock – Spröde | – Wasser und andere wässrige Lösungen – Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität – Hochtemperaturanwendungen |
| Siliziumkarbid (SiC) | – Extrem hart – Verschleißfest – Chemisch inert – Hohe Wärmeleitfähigkeit | – Abrasive und ätzende Flüssigkeiten – Hochdruckanwendungen - Öl-und Gasindustrie |
| Wolframkarbid (WC) | – Sehr hart – Verschleißfest – Hohe Wärmeleitfähigkeit – Gute Korrosionsbeständigkeit | – Abrasive und ätzende Flüssigkeiten – Hochdruckanwendungen - Öl-und Gasindustrie |
| Aluminiumoxidkeramik (Al2O3) | – Hart und verschleißfest – Chemisch inert – Elektrisch isolierend – Spröde | – Ätzende Flüssigkeiten – Hochtemperaturanwendungen – Elektrische Isolierung erforderlich |
| Edelstahl | - Korrosionsbeständig – Zäh und duktil – Relativ weich im Vergleich zu anderen Dichtungsflächenmaterialien | – Nicht korrosive Flüssigkeiten – Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck – Lebensmittel- und Pharmaindustrie |
| Bronze | – Gute Schmierfähigkeit – Mäßige Verschleißfestigkeit – Relativ weich im Vergleich zu anderen Dichtungsflächenmaterialien | – Niederdruckanwendungen – Nicht korrosive Flüssigkeiten – Stützringe und Drosselbuchsen |
Was ist der Gleitringspalt einer Gleitringdichtung?
Der Gleitspalt, auch Flüssigkeitsfilmdicke genannt, ist der mikroskopische Raum zwischen den rotierenden und stationären Flächen einer Gleitringdichtung. Dieser Spalt wird üblicherweise in Mikrometern (μm) gemessen und spielt eine entscheidende Rolle für die ordnungsgemäße Funktion der Dichtung. Durch den Gleitspalt kann ein dünner Film der abgedichteten Flüssigkeit eindringen und die Dichtflächen schmieren, wodurch Reibung und Verschleiß reduziert werden.
Bei einer ordnungsgemäß funktionierenden Gleitringdichtung bleibt der Gleitspalt stabil und konstant und behält eine optimale Dicke für die Schmierung bei, ohne dass übermäßige Leckagen auftreten.
Die Dichtflächen sind geläppt auf ein hohes Maß an Ebenheit, typischerweise innerhalb von 2 bis 3 Heliumlichtbändern (0.58 bis 0.87 μm), um einen gleichmäßigen Spalt zu gewährleisten. Die auf die Dichtungsflächen wirkende Federkraft und der Hydraulikdruck tragen dazu bei, den optimalen Flächenspalt während des Betriebs aufrechtzuerhalten.
