Wie hoch ist der Stopfbuchsendruck in einer Gleitringdichtung?

Der Stopfbuchsendruck ist ein kritischer Parameter für den Betrieb und die Leistung von Gleitringdichtungen in Pumpen und anderen rotierenden Geräten. Die Aufrechterhaltung des optimalen Stopfbuchsendrucks gewährleistet die ordnungsgemäße Funktion von Gleitringdichtungen, verhindert Leckagen und verlängert die Lebensdauer der Dichtungskomponenten.

In diesem Blogbeitrag werden wir uns mit dem Konzept des Stopfbuchsendrucks befassen und seine Definition, Einflussfaktoren, typischen Bereiche und die Formel zu seiner Berechnung untersuchen. Wir werden auch die Bedeutung des Stopfbuchsendrucks für Gleitringdichtungen, mögliche Probleme aufgrund unsachgemäßen Druckmanagements und Methoden zur effektiven Kontrolle und Anpassung des Drucks besprechen.

Was ist Stopfbuchsendruck

In einem KreiselpumpeDie Stopfbuchse ist ein zylindrischer Raum zwischen dem Pumpengehäuse und der rotierenden Welle, in dem sich die Gleitringdichtung oder Packung befindet. Der Stopfbuchsendruck bezieht sich auf den Flüssigkeitsdruck, der während des Pumpenbetriebs in diesem Raum herrscht.

Der Stopfbuchsendruck ist ein kritischer Parameter für die ordnungsgemäße Funktion und Langlebigkeit von Gleitringdichtungen. Er beeinflusst die Dichtfläche Schmierung, Kühlung und die Fähigkeit, einen Flüssigkeitsfilm zwischen den stationären und rotierenden Dichtungsflächen aufrechtzuerhalten. Unzureichender Stopfbuchsendruck kann zu unzureichender Schmierung und Kühlung führen, was aufgrund erhöhter Reibung und Wärmeentwicklung zu einem vorzeitigen Dichtungsausfall führt.

Andererseits kann ein zu hoher Stopfbuchsendruck dazu führen, dass sich die Gleitringdichtungsflächen trennen, was zu erhöhten Leckagen und einer verringerten Dichtwirkung führt. Hoher Druck kann auch zu beschleunigtem Verschleiß der Dichtungsflächen und anderer Komponenten führen und so die Gesamtlebensdauer der Dichtung verkürzen.

Faktoren, die den Stopfbuchsendruck beeinflussen

Pumpendesign

Die Konstruktion der Pumpe, insbesondere die Lage der Dichtungskammer und ihre Nähe zum Laufrad, beeinflusst den Stopfbuchsendruck. Je näher die Dichtungskammer am Laufrad liegt, desto höher ist der Druck aufgrund der Zentrifugalkraft des Laufrads.

Saug- und Druck

Der Saug- und Auslassdruck der Pumpe wirkt sich direkt auf den Stopfbuchsendruck aus. Im Allgemeinen führen höhere Saug- und Auslassdrücke zu einem höheren Stopfbuchsendruck. Der Druckunterschied zwischen der Saug- und Auslassseite der Pumpe beeinflusst auch den Stopfbuchsendruck.

Vorhandensein von Ausgleichslöchern oder Verschleißringen

Das Vorhandensein von Ausgleichslöchern oder Verschleißringen in der Pumpe kann den Stopfbuchsendruck erheblich beeinflussen. Ausgleichslöcher sind kleine Öffnungen, die es der Flüssigkeit ermöglichen, von der Hochdruckseite des Laufrads zur Niederdruckseite zu fließen, was zum Druckausgleich beiträgt und den Axialschub auf das Laufrad verringert.

Verschleißringe hingegen sind austauschbare Ringe, die zwischen dem Laufrad und dem Pumpengehäuse installiert werden, um Leckagen von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite zu minimieren. Das Vorhandensein von Ausgleichslöchern oder Verschleißringen kann dazu beitragen, einen gleichmäßigeren Stopfbuchsendruck aufrechtzuerhalten.

Fluideigenschaften

Die Eigenschaften der gepumpten Flüssigkeit, wie etwa ihre Viskosität und Temperatur, können den Stopfbuchsendruck beeinflussen. Flüssigkeiten mit höherer Viskosität neigen dazu, aufgrund des erhöhten Strömungswiderstands höhere Drücke in der Stopfbuchse zu erzeugen. Ebenso können erhöhte Flüssigkeitstemperaturen zu erhöhten Drücken führen, da sich die Flüssigkeit ausdehnt und ihre Viskosität abnimmt.

Typische Bereiche des Stopfbuchsendrucks

Stopfbuchsendruckformel

Der Stopfbuchsendruck lässt sich nach folgender Formel berechnen:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Wo:

• P_sb = Stopfbuchsendruck
• P_s = Saugdruck
• P_d = Auslassdruck
• k = Konstant (normalerweise 0,4–0,6, abhängig von der Pumpenkonstruktion und den Ausgleichsbohrungen/Verschleißringen)

Funktionen des Stopfbuchsendrucks bei Gleitringdichtungen

1. Erhält den Schmierflüssigkeitsfilm: Der entsprechende Stopfbuchsendruck gewährleistet einen ausreichenden Flüssigkeitsfilm zwischen den Dichtungsflächen und reduziert so Reibung und Verschleiß.
2. Verhindert die Verdampfung von Flüssigkeiten: Ausreichender Druck verhindert, dass die abgedichtete Flüssigkeit an den Dichtungsflächen verdampft, und verhindert so Kavitationsschäden und Dichtungsversagen.
3. Ermöglicht eine ordnungsgemäße Führung der Dichtungsflächen: Durch den ausgeglichenen Druck können die Dichtungsflächen ordnungsgemäßen Kontakt und Führung aufrechterhalten und Leckagen sowie vorzeitigen Verschleiß verhindern.
4. Erleichtert die Wärmeableitung: Der richtige Druck fördert die Flüssigkeitszirkulation und hilft bei der Ableitung der durch die Reibung der Dichtungsfläche erzeugten Wärme.

Mögliche Probleme durch unsachgemäßes Druckmanagement

Das Nichteinhalten des entsprechenden Stopfbuchsendrucks kann zu verschiedenen Problemen führen, darunter:

1. Übermäßige Leckage: Niedriger Druck kann dazu führen, dass sich die Dichtungsflächen öffnen, was zu Flüssigkeitslecks und einer verringerten Dichtungseffizienz führt.
2. Vorzeitiger Dichtungsverschleiß: Unzureichender Druck kann zu erhöhter Reibung und Verschleiß zwischen den Dichtungsflächen führen und so die Lebensdauer der Dichtung verkürzen.
3. Beschädigung der Dichtungsflächen: Erhöhter Druck kann dazu führen, dass die Dichtungsflächen zu dicht schließen, was zu übermäßiger Hitzeentwicklung und möglichen thermischen Rissen oder Schäden führen kann.
4. Kavitation und Flüssigkeitsverdampfung: Unzureichender Druck kann dazu führen, dass die abgedichtete Flüssigkeit an den Dichtungsflächen verdampft, was zu Kavitationsschäden und Dichtungsversagen führt.

Methoden zur Steuerung oder Anpassung des Stopfbuchsendrucks

Verwendung von Ausgleichslöchern oder hinteren Verschleißringen

Ausgleichslöcher oder hintere Verschleißringe können in die Dichtungskonstruktion integriert werden, um den Stopfbuchsendruck zu regulieren. Diese Merkmale ermöglichen, dass eine kontrollierte Menge Hochdruckflüssigkeit von der Auslassseite zur Stopfbuchse fließt und so dem Druckunterschied zwischen den Dichtungsflächen entgegenwirkt. Durch den effektiven Druckausgleich tragen diese Konstruktionselemente dazu bei, den richtigen Kontakt der Dichtungsflächen aufrechtzuerhalten und den Verschleiß zu verringern.

Installieren externer Spülsysteme

Externe Spülsysteme können verwendet werden, um eine saubere, kompatible Flüssigkeit unter kontrolliertem Druck in die Stopfbuchse einzuführen. Diese Spülflüssigkeit hilft, den erforderlichen Druck in der Stopfbuchse aufrechtzuerhalten und sorgt gleichzeitig für Kühlung und Schmierung der Dichtungsflächen. Externe Spülsysteme sind besonders nützlich, wenn es um abrasive, korrosive oder heiße Flüssigkeiten geht, die sonst die Dichtungsflächen beschädigen oder vorzeitig ausfallen könnten.