Gleitringdichtungen spielen eine entscheidende Rolle für die Funktionalität und Langlebigkeit rotierender Maschinen und bilden die Grundlage für die Flüssigkeitshaltung in Systemen, in denen eine rotierende Welle durch ein stationäres Gehäuse geführt wird. Gleitringdichtungen sind für ihre Wirksamkeit bei der Leckagevermeidung bekannt und ein integraler Bestandteil verschiedener industrieller Anwendungen, von Pumpen bis hin zu Mischern. Ihre Klassifizierung ist differenziert und hängt von zahlreichen Parametern ab, darunter Konstruktionsmerkmale, verwendete Materialien und Betriebsbedingungen, um nur einige zu nennen. Dieser Artikel befasst sich eingehend mit der Komplexität der Klassifizierung von Gleitringdichtungen, bietet klare Unterscheidungen zwischen den verfügbaren Typen und beleuchtet, wie sich jeder für spezifische Funktionen eignet. Für Ingenieure und Branchenexperten, die ihr Verständnis dieser Komponenten vertiefen oder eine passende Dichtung für ihre Anforderungen auswählen möchten, ist eine Auseinandersetzung mit diesem Bereich unverzichtbar. Tauchen Sie mit uns in die komplexe Welt der Gleitringdichtungen ein, während wir ihre verschiedenen Klassifizierungen und deren Auswirkungen auf den industriellen Betrieb erläutern.
Klassifizierung nach Designmerkmalen
Gleitringdichtungen vom Pusher-Typ
Gleitringdichtungen sind wichtige Komponenten in verschiedenen Industrieanlagen, da sie die Rückhaltung von Flüssigkeiten gewährleisten und Leckagen verhindern. Eine Schlüsselkategorie dieser Dichtungen sind Gleitringdichtungen mit Schieberfunktion. Diese Dichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie durch ein dynamisches Sekundärdichtelement, typischerweise einen O-Ring oder einen V-Ring, den Kontakt mit den Dichtflächen aufrechterhalten. Schieberdichtungen zeichnen sich durch ihre Anpassungsfähigkeit aus; sie gleichen Verschleiß und Fehlausrichtungen während des Betriebs aus, indem sie die Sekundärdichtung entlang der Welle oder Hülse „schieben“, um die Dichtheit aufrechtzuerhalten.
Einer ihrer Vorteile ist die Fähigkeit, sich an Oberflächenverschleiß und Schwankungen im Dichtungskammerdruck anzupassen, ohne an Wirksamkeit zu verlieren. Diese Einstellbarkeit macht sie für Anwendungen geeignet, bei denen solche Veränderungen häufig vorkommen, und erhöht so die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Geräte.
Eine inhärente Einschränkung besteht jedoch darin, dass unter Hochdruckbedingungen die Gefahr besteht, dass die Sekundärdichtung in den Spalt zwischen der Welle und den stationären Teilen des Pumpengehäuses extrudiert wird, wenn sie nicht richtig konstruiert oder unterstützt ist.
Daher bieten Gleitringdichtungen vom Pusher-Typ bei moderaten Anwendungen ein Gleichgewicht zwischen Anpassungsfähigkeit und Haltbarkeit, erfordern jedoch in Hochdruckszenarien eine sorgfältige Überlegung, um anhaltende Leistung und Sicherheit zu gewährleisten.
Gleitringdichtungen ohne Druckelement
Gleitringdichtungen ohne Druckelement sind eine besondere Kategorie von Dichtungslösungen, die ohne den Einsatz dynamischer Sekundärdichtelemente auskommen, die sich axial entlang der Welle oder Hülse bewegen, um den Kontakt der Dichtfläche aufrechtzuerhalten. Diese Dichtungen sind so konstruiert, dass sie Verschleiß und Fehlausrichtung durch die inhärente Flexibilität ihrer Konstruktion ausgleichen, die oft Komponenten wie Bälge oder andere elastische Strukturen umfasst.
Bei Dichtungen ohne Druckmechanismus wird die Dichtheit durch die Elastizität des Balgs gewährleistet und nicht durch einen externen Mechanismus, der die Dichtflächen zusammendrückt. Dadurch können Axialspiel und Rundlauffehler effektiv ausgeglichen werden, ohne dass übermäßige Belastungen auf die Dichtflächen übertragen werden. Dies führt zu einer gleichmäßigeren und zuverlässigeren Abdichtung unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen.
Diese Dichtungstypen sind besonders vorteilhaft in Situationen, in denen Reibung und Verschleiß minimiert werden müssen, da kein dynamischer O-Ring vorhanden ist, der ein Festsetzen oder Abrieb an Welle oder Hülse verursachen könnte. Sie bieten zudem erhebliche Vorteile hinsichtlich der Vermeidung von Verunreinigungen, da sich Schmutz nicht so leicht zwischen den beweglichen Teilen festsetzt, was in Branchen, in denen Reinheit oberste Priorität hat, von entscheidender Bedeutung ist.
Da kein Schiebermechanismus vorhanden ist, eignet sich diese Gleitringdichtungsklasse ideal für Hochgeschwindigkeitsanwendungen sowie Anwendungen mit korrosiven oder heißen Flüssigkeiten, die herkömmliche O-Ringe oder Keilkomponenten beschädigen könnten. Die strukturelle Widerstandsfähigkeit gegen raue Bedingungen macht Gleitringdichtungen ohne Schieber in vielen modernen Industriebetrieben unverzichtbar.
Ausgeglichene Dichtungen
Im Bereich der Gleitringdichtungen zeichnen sich entlastete Dichtungen durch ihre Fähigkeit aus, hydraulische Kräfte gleichmäßig auf die Dichtflächen zu verteilen. Im Gegensatz zu unentlasteten Dichtungen, die tendenziell einer höheren Flächenbelastung ausgesetzt sind und daher nur begrenzte Druckschwankungen bewältigen können, sind entlastete Gleitringdichtungen speziell für die effiziente Bewältigung hoher Drücke ausgelegt. Dies wird durch eine Anpassung der Form oder Geometrie der Dichtung erreicht, die einen Druckausgleich auf beiden Seiten der Dichtfläche ermöglicht.
Diese Auswuchtung minimiert die druckbedingte Verformung der Dichtflächen und verlängert so deren Lebensdauer durch Reduzierung von übermäßiger Wärmeentwicklung und Verschleiß. Sie ermöglicht zudem einen größeren Betriebsbereich für Temperaturen und Flüssigkeitsdrücke. Dadurch sind entlastete Gleitringdichtungen in der Regel zuverlässiger und vielseitiger in anspruchsvollen Anwendungen. Sie werden aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, erhebliche axiale und radiale Bewegungen innerhalb der Pumpenanlage aufzunehmen und gleichzeitig eine einwandfreie Dichtleistung zu gewährleisten.
Bei der Diskussion dieses Themas wird deutlich, dass die Wahl zwischen ausgeglichenen und unausgeglichenen Dichtungen weitgehend von den Anwendungsspezifikationen abhängt, darunter Druckbegrenzungen, Fluideigenschaften und mechanische Einschränkungen. Ausgeglichene Dichtungen leisten hervorragende Arbeit in rauen Umgebungen, in denen Zuverlässigkeit unter erheblichen Temperatur- und Druckbelastungen nicht nur wichtig, sondern für den Betriebserfolg unerlässlich ist.
Unausgeglichene Dichtungen
Unausgeglichene Gleitringdichtungen sind eine grundlegende Konstruktion, bei der die Dichtungsflächen dem vollen Druck der Pumpe oder des zu schützenden Geräts ausgesetzt sind. Diese Dichtungen funktionieren, indem eine Fläche, die in der Regel an der rotierenden Welle befestigt ist, gegen eine stationäre Fläche drückt. Ein Federmechanismus übt Kraft aus, um den Kontakt aufrechtzuerhalten. Der Druck im System trägt zu dieser Kraft bei, kann aber auch schädlich sein, wenn er bestimmte Grenzen überschreitet. Übermäßiger Druck kann zu Verformungen oder übermäßigem Verschleiß der Dichtungsflächen führen.
Das Hauptmerkmal einer nicht entlasteten Dichtung ist, dass die Schließkraft proportional zum Flüssigkeitsdruck zunimmt. Obwohl sie bei Niederdruckanwendungen effizient sind, haben nicht entlastete Dichtungen klare Grenzen: Bei hohem Druck können Zuverlässigkeitsprobleme aufgrund erhöhter Leckagen und einer im Vergleich zu anderen Konstruktionen verkürzten Lebensdauer auftreten.
Ideale Einsatzgebiete für nicht entlastete Gleitringdichtungen sind in der Regel Umgebungen mit moderaten Drücken und geringen Druckschwankungen. Aufgrund ihrer einfacheren Konstruktion und Kosteneffizienz werden sie in verschiedenen Branchen für zahlreiche alltägliche Maschinendichtungsaufgaben eingesetzt. Bei der Spezifikation einer nicht entlasteten Dichtung müssen Betriebsbedingungen wie Druck, Temperatur und die Art des abzudichtenden Mediums sorgfältig berücksichtigt werden, um optimale Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten.
Klassifizierung nach Anordnung und Konfiguration
Einfachwirkende Gleitringdichtungen
Im Bereich der industriellen Dichtungslösungen ist dieeinfache Gleitringdichtungist eine kritische Komponente, die Flüssigkeitslecks an rotierenden Geräten wie Pumpen und Mischern verhindert. Diese Dichtungsart wird aufgrund ihrer Konstruktion mit einer Dichtungsflächenkombination üblicherweise als „einfachwirkende“ oder einfach „einfache“ Gleitringdichtung bezeichnet.
Ein wesentliches Merkmal einfacher Gleitringdichtungen ist, dass sie über eine stationäre und eine rotierende Fläche verfügen. Diese Flächen werden durch Federn – entweder eine einzelne oder mehrere kleine – zusammengepresst und bilden die Hauptdichtungsfläche, die den Flüssigkeitsaustritt durch den Pumpenwellenbereich verhindert.
Einfache Gleitringdichtungen werden häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen das Prozessmedium nicht übermäßig aggressiv oder gefährlich ist. Sie funktionieren auch unter weniger anspruchsvollen Bedingungen einwandfrei und stellen eine wirtschaftliche Lösung für Dichtungsanforderungen dar. Sie gewährleisten Zuverlässigkeit bei minimalem Wartungsaufwand.
Die Materialauswahl für beide Dichtflächen ist entscheidend für die Kompatibilität mit den zu verarbeitenden Medien, Langlebigkeit und Wirksamkeit. Gängige Materialien sind unter anderem Kohlenstoff, Keramik, Siliziumkarbid und Wolframkarbid. Die sekundären Dichtungskomponenten bestehen typischerweise aus Elastomeren wie NBR, EPDM, Viton® oder PTFE, die in verschiedenen Konfigurationen für unterschiedliche Betriebsbedingungen eingesetzt werden.
Darüber hinaus bietet diese Dichtungsklasse eine unkomplizierte Installation. Aufgrund ihrer einfachen Konstruktion im Vergleich zu komplexeren Mehrfachdichtungsanordnungen benötigen einzelne Gleitringdichtungen weniger Platz im Gerätegehäuse. Diese Kompaktheit kann bei der Nachrüstung älterer Anlagen oder in Umgebungen mit eingeschränkten Platzverhältnissen von Vorteil sein.
Da Einzeldichtungen jedoch ohne vorhandenes Puffersystem nur eine Barriere zwischen Prozessflüssigkeiten und der Atmosphäre bilden, sind sie möglicherweise nicht für Hochrisikoanwendungen mit giftigen oder hochreaktiven Flüssigkeiten geeignet, bei denen zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen unabdingbar sind.
Einfachwirkende Gleitringdichtungen sind in vielen Branchen aufgrund ihrer Kosteneffizienz und ihrer Eignung für eine Vielzahl von Standardanwendungen nach wie vor weit verbreitet und stellen eine grundlegende Lösung für viele technische Prozesse dar. Bei richtiger Auswahl, abgestimmt auf die spezifischen Bedingungen und konsequenter Einhaltung angemessener Wartungspraktiken bieten diese Dichtungsmechanismen einen zuverlässigen Betrieb und minimieren gleichzeitig die Risiken von Flüssigkeitslecks.
Doppeltwirkende Gleitringdichtungen
Doppeltwirkende Gleitringdichtungen, auch Dual- oder Tandem-Gleitringdichtungen genannt, sind für anspruchsvolle Dichtungsanwendungen konzipiert, bei denen Einzeldichtungen nicht ausreichen. Sie bieten zusätzlichen Schutz vor Leckagen und werden typischerweise in Prozessen mit gefährlichen, giftigen oder teuren Flüssigkeiten eingesetzt, bei denen die Eindämmung entscheidend ist.
Diese Dichtungen bestehen aus zwei Dichtflächen, die je nach Funktion und Konstruktionsanforderungen Rücken an Rücken oder gegenüberliegend angeordnet sind. Der Raum zwischen den beiden Dichtflächen wird üblicherweise durch ein Puffer- oder Sperrflüssigkeitssystem geschmiert und kontrolliert. Diese Flüssigkeit kann je nach Anwendungsbedarf unter Druck oder drucklos stehen und dient als Schmiermittel und gleichzeitig als zusätzliche Leckageschutzschicht.
Der Vorteil doppeltwirkender Gleitringdichtungen liegt darin, dass sie den Austritt von Prozessflüssigkeit in die Umwelt verhindern. Fällt die Primärdichtung aus, übernimmt die Sekundärdichtung die Funktion und hält den Flüssigkeitshaushalt bis zur Wartung aufrecht. Darüber hinaus können diese Dichtungen bei extremen Druckunterschieden arbeiten und sind im Vergleich zu Einzeldichtungen weniger anfällig für Vibrationen und Wellenfehlstellungen.
Doppelgleitringdichtungen erfordern komplexere Zusatzsysteme zur Regelung der Umgebung zwischen den beiden Dichtungen, wie z. B. einen Behälter, eine Pumpe, einen Wärmetauscher und oft einen Füllstandsschalter oder ein Manometer bei Verwendung von Sperrflüssigkeiten. Ihre Konstruktion ermöglicht den Einsatz in Situationen mit höheren Sicherheitsbedenken, erfordert jedoch ein umfassendes Verständnis der Installations- und Wartungsabläufe. Trotz dieser Komplexität macht ihre Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen Doppelgleitringdichtungen in vielen Industriezweigen wie der chemischen Verarbeitung, der Öl- und Gasförderung sowie der Pharmaproduktion unverzichtbar.
Klassifizierung nach Maschinentyp
Gummimembrandichtungen
Gummimembrandichtungen stellen eine eigenständige Kategorie in der Klassifizierung von Gleitringdichtungen dar, die sich nach dem Maschinentyp richtet, für den sie konzipiert sind. Diese Dichtungen werden überwiegend bei niedrigen Drücken und Temperaturen eingesetzt und eignen sich daher ideal für allgemeine und nicht aggressive Flüssigkeitsabdichtungsanwendungen.
Das Hauptmerkmal, das Gummimembrandichtungen von anderen Dichtungstypen unterscheidet, ist die Verwendung einer elastischen Membran – üblicherweise aus Gummi oder gummiähnlichen Materialien –, die Flexibilität ermöglicht und Abweichungen wie Fehlausrichtungen zwischen Dichtflächen oder Verschleiß ausgleicht. Diese flexible Membran ist am rotierenden Teil der Baugruppe befestigt und bewegt sich axial, um den Kontakt mit der stationären Fläche aufrechtzuerhalten. Dadurch entsteht eine dynamische Dichtung ohne komplexe Mechanismen.
Aufgrund ihrer Einfachheit und Elastizität eignen sich Gummimembrandichtungen für Situationen, in denen andere Dichtungsarten durch Bewegungen oder Verformungen innerhalb der Maschine beeinträchtigt würden. Ihre Fähigkeit, sich Unregelmäßigkeiten anzupassen, gewährleistet nicht nur eine verbesserte Dichtungsintegrität, sondern verbessert auch die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. Diese Dichtungen, die typischerweise in Pumpen, Kompressoren und Rotationsmaschinen eingesetzt werden, bieten eine einfache Installation und Wartung, was ihren praktischen Nutzen zusätzlich erhöht.
Man muss bedenken, dass diese Eigenschaften Gummimembrandichtungen zwar vielseitig einsetzbar machen, ihr Anwendungsbereich jedoch durch die Eigenschaften des verwendeten Elastomers eingeschränkt wird. Faktoren wie chemische Verträglichkeit, Steifigkeit, Temperaturtoleranzen und Alterung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen sind entscheidende Faktoren für die Wirksamkeit und Lebensdauer dieser Dichtungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Membrandichtungen aus Gummi eine funktionale Lösung darstellen, die auf spezielle Maschinenanwendungen zugeschnitten ist, bei denen die Anpassungsfähigkeit an Schwankungen eine bedeutende Rolle spielt, um eine wirksame Abdichtung gegen Flüssigkeitslecks bei gleichzeitiger Wahrung der Geräteleistung aufrechtzuerhalten.
Gummibalgdichtungen
Gummibalgdichtungen sind Gleitringdichtungen, die zur Flüssigkeitsabdichtung in rotierenden Geräten wie Pumpen und Mischern beitragen. Diese Dichtungen verfügen über ein elastisches Gummibalgelement, das Wellenfehlstellungen, Durchbiegungen und Axialspiel flexibel ausgleicht. Das Konstruktionsprinzip einer Gummibalg-Gleitringdichtung beruht darauf, den Balg sowohl als Feder zur Aufrechterhaltung des Flächenkontakts als auch als dynamisches Dichtungselement zu nutzen.
Die inhärente Flexibilität des Balgs gleicht axiale Bewegungsabweichungen aus, ohne die Dichtflächen übermäßig zu belasten. Dies ist entscheidend für die Integrität der Dichtfläche im Betrieb. Darüber hinaus machen diese Dichtungen externe Federn überflüssig, die durch Prozessflüssigkeitsverunreinigungen verstopft werden können. Daher sind sie besonders vorteilhaft bei Anwendungen mit Schlämmen oder Flüssigkeiten mit Feststoffpartikeln.
Gummibalgdichtungen zeichnen sich durch ihre hohe Beständigkeit gegenüber zahlreichen Chemikalien aus, da sie mit verschiedenen Elastomerwerkstoffen kompatibel sind. Daher ist es bei der Auswahl einer Gummibalgdichtung für bestimmte Anwendungen unerlässlich, sowohl die chemische Verträglichkeit als auch die Betriebstemperaturen zu berücksichtigen.
Ihr unkomplizierter Aufbau besteht im Vergleich zu anderen Gleitringdichtungstypen typischerweise aus weniger Einzelteilen. Dadurch werden Ausfälle durch Montagefehler oder komplexe Betriebsbedingungen reduziert. Diese Einfachheit trägt auch zur einfachen Installation und Kosteneffizienz bei, da es nur wenige komplizierte Teile gibt, die eine präzise Ausrichtung oder Einstellung erfordern.
Zusammenfassend zeichnen sich Gummibalgdichtungen durch ihre anpassungsfähige Funktionalität und robuste Leistung in unterschiedlichen Umgebungen mit Fehlausrichtungen oder partikelhaltigen Flüssigkeiten aus. Ihre Fähigkeit, unterschiedliche Betriebsdynamiken ohne Einbußen bei der Dichtungszuverlässigkeit zu bewältigen, macht sie zu einer hervorragenden Wahl für verschiedene industrielle Anwendungen, die effiziente Lösungen zur Flüssigkeitseindämmung erfordern.
O-Ring-montierte Dichtungen
O-Ring-montierte Dichtungen sind Gleitringdichtungen mit einem O-Ring als primärem Dichtelement. Dieser O-Ring wird üblicherweise am Außendurchmesser der Dichtung montiert und sorgt durch die Verbindung zweier Komponenten für die erforderliche Dichtkraft. Diese Dichtungen sind in verschiedenen Maschinen mit mittleren bis hohen Drücken üblich und müssen unterschiedlichen chemischen Umgebungen und Temperaturen standhalten.
Der O-Ring dieser Dichtungen kann aus verschiedenen Elastomermaterialien wie Nitril, Silikon oder Fluorelastomeren hergestellt werden. Die Auswahl richtet sich nach der Verträglichkeit mit dem abzudichtenden Medium und den Betriebsbedingungen. Die vielseitige Materialauswahl für O-Ringe ermöglicht maßgeschneiderte Lösungen für spezifische industrielle Anforderungen.
In der Anwendung bieten O-Ring-Dichtungen gegenüber anderen Dichtungsarten mehrere Vorteile. Dank ihrer einfachen Konstruktion sind sie in der Regel einfacher zu installieren. Die effektive Abdichtung wird durch den elastomeren O-Ring gewährleistet, der sich Oberflächenunebenheiten gut anpasst und auch bei schwankenden Drücken und Temperaturen zuverlässige Leistung liefert. Aufgrund ihrer dynamischen Eigenschaften eignen sich O-Ring-Dichtungen für Anwendungen mit rotierenden Wellen, bei denen axiale Bewegungen auftreten können.
Sie werden häufig in Pumpen, Mischern, Rührwerken, Kompressoren und anderen Geräten eingesetzt, bei denen der radiale Platz begrenzt ist, aber eine zuverlässige Dichtleistung erforderlich ist. Wartungsvorgänge umfassen in der Regel den einfachen Austausch verschlissener O-Ringe. Dies trägt zu ihrer Beliebtheit bei, da sie die Betriebseffizienz aufrechterhalten und Ausfallzeiten in Anlagen minimieren, die auf kontinuierlichen Maschinenbetrieb angewiesen sind.
Insgesamt spielt diese Klassifizierung von Gleitringdichtungen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Flüssigkeitseindämmung und der Vermeidung von Leckagen, die sowohl wirtschaftliche Verluste als auch potenzielle Sicherheitsrisiken in der Prozessindustrie verursachen können.
Abschließend
In der komplexen Welt der Gleitringdichtungen haben wir uns durch ein Labyrinth von Klassifizierungen gekämpft, die jeweils auf spezifische Dichtungsanforderungen und Betriebsbedingungen zugeschnitten sind. Von der Einfachheit von Patronendichtungen bis zur Robustheit von Mischer- und Rührwerksdichtungen, von der Präzision entlasteter Dichtungen bis zur Belastbarkeit unentlasteter Dichtungen und von Einzel- bis Doppelkonfigurationen – unsere Forschung hat gezeigt, dass es für jede Maschine die passende Dichtung gibt.
So vielfältig wie ihre Anwendungen, so schützen Gleitringdichtungen mit ihrer technischen Robustheit vor Leckagen und schützen Maschinen und Umwelt. Ob unter enormem Druck oder korrosiven Substanzen – diese Dichtungen beweisen, dass Klassifizierung mehr ist als bloße Taxonomie – es geht darum, die Leistung der jeweiligen Aufgabe anzupassen.
Wenn Ihre Maschinen das Herzstück Ihres Betriebs sind, ist die Wahl der richtigen Dichtung entscheidend für deren Funktionsfähigkeit und Effizienz. Schützen Sie die Integrität Ihrer Anlagen mit einer maßgeschneiderten Schutzausrüstung – wählen Sie eine Gleitringdichtung, die genau Ihren Anforderungen entspricht.
Veröffentlichungszeit: 13. Dezember 2023