Was ist einPumpenwellendichtung?
Wellendichtungen verhindern das Austreten von Flüssigkeit aus einer rotierenden oder hin- und herbewegten Welle. Dies ist für alle Pumpen wichtig, und im Fall von Kreiselpumpen stehen mehrere Dichtungsoptionen zur Verfügung: Packungen, Lippendichtungen und alle Arten von Gleitringdichtungen – Einzel-, Doppel- und Tandemdichtungen, einschließlich Patronendichtungen. Rotierende Verdrängerpumpen wie Zahnradpumpen und Flügelzellenpumpen sind mit Packungs-, Lippen- und Gleitringdichtungsanordnungen erhältlich. Kolbenpumpen stellen unterschiedliche Dichtungsprobleme dar und basieren in der Regel auf Lippendichtungen oder Packungen. Einige Bauformen wie Magnetkupplungspumpen, Membranpumpen oder Schlauchpumpen benötigen keine Wellendichtungen. Diese sogenannten „dichtungslosen“ Pumpen verfügen über stationäre Dichtungen, um ein Austreten von Flüssigkeit zu verhindern.
Was sind die wichtigsten Arten von Pumpenwellendichtungen?
Verpackung
Packungen (auch Wellenpackungen oder Stopfbuchspackungen genannt) bestehen aus einem weichen Material, das oft geflochten oder zu Ringen geformt ist. Dieses wird in eine Kammer um die Antriebswelle, die sogenannte Stopfbuchse, gepresst, um eine Abdichtung zu erzeugen (Abbildung 1). Normalerweise wird die Kompression axial auf die Packung ausgeübt, sie kann jedoch auch radial durch ein hydraulisches Medium ausgeübt werden.
Traditionell wurden Verpackungen aus Leder, Seilen oder Flachs hergestellt, heute bestehen sie jedoch meist aus inerten Materialien wie expandiertem PTFE, komprimiertem Graphit und granulierten Elastomeren. Verpackungen sind wirtschaftlich und werden häufig für dicke, schwer abzudichtende Flüssigkeiten wie Harze, Teer oder Klebstoffe verwendet. Für dünnflüssige Flüssigkeiten, insbesondere bei höheren Drücken, ist dies jedoch eine schlechte Abdichtungsmethode. Verpackungen fallen selten katastrophal aus und können bei geplanten Stillständen schnell ausgetauscht werden.
Packungsdichtungen müssen geschmiert werden, um den Aufbau von Reibungswärme zu vermeiden. Dies wird normalerweise durch die gepumpte Flüssigkeit selbst erreicht, die leicht durch das Verpackungsmaterial austritt. Dies kann schmutzig sein und ist bei ätzenden, brennbaren oder giftigen Flüssigkeiten oft nicht akzeptabel. In diesen Fällen kann ein sicheres, externes Gleitmittel aufgetragen werden. Für die Abdichtung von Pumpen, die Flüssigkeiten mit abrasiven Partikeln fördern, sind Packungen ungeeignet. Im Packungsmaterial können sich Feststoffe festsetzen, die zu Schäden an der Pumpenwelle oder der Stopfbuchswand führen können.
Lippendichtungen
Lippendichtungen, auch Radialwellendichtungen genannt, sind einfache kreisförmige Elastomerelemente, die durch ein starres Außengehäuse an der Antriebswelle gehalten werden (Abbildung 2). Die Dichtung entsteht durch den Reibungskontakt zwischen „Lippe“ und Welle und wird oft durch eine Feder verstärkt. Lippendichtungen sind in der gesamten Hydraulikindustrie üblich und an Pumpen, Hydraulikmotoren und Stellantrieben zu finden. Sie stellen häufig eine sekundäre Ersatzdichtung für andere Dichtungssysteme wie mechanische Dichtungen dar. Lippendichtungen sind im Allgemeinen auf niedrige Drücke beschränkt und eignen sich auch schlecht für dünne, nicht schmierende Flüssigkeiten. Mehrere Lippendichtungssysteme wurden erfolgreich gegen eine Vielzahl viskoser, nicht abrasiver Flüssigkeiten eingesetzt. Lippendichtungen sind nicht für den Einsatz mit abrasiven oder feststoffhaltigen Flüssigkeiten geeignet, da sie verschleißanfällig sind und bereits leichte Beschädigungen zum Ausfall führen können.
Gleitringdichtungen
Gleitringdichtungen bestehen im Wesentlichen aus einem oder mehreren Paaren optisch flacher, hochglanzpolierter Flächen, von denen eine fest im Gehäuse und eine rotierend mit der Antriebswelle verbunden ist (Abbildung 3). Die Flächen müssen geschmiert werden, entweder durch die gepumpte Flüssigkeit selbst oder durch eine Sperrflüssigkeit. Tatsächlich berühren sich die Dichtflächen nur, wenn die Pumpe stillsteht. Während des Gebrauchs bildet die Schmierflüssigkeit einen dünnen, hydrodynamischen Film zwischen den gegenüberliegenden Dichtungsflächen, wodurch der Verschleiß verringert und die Wärmeableitung unterstützt wird.
Gleitringdichtungen können mit einer Vielzahl von Flüssigkeiten, Viskositäten, Drücken und Temperaturen umgehen. Allerdings sollte eine Gleitringdichtung nicht trocken gefahren werden. Ein wesentlicher Vorteil von Gleitringdichtungssystemen besteht darin, dass Antriebswelle und Gehäuse nicht Teil des Dichtungsmechanismus sind (wie es bei Packungen und Lippendichtungen der Fall ist) und daher keinem Verschleiß unterliegen.
Doppelte Dichtungen
Doppeldichtungen nutzen zwei Gleitringdichtungen, die Rücken an Rücken angeordnet sind (Abbildung 4). Der Raum innerhalb der beiden Dichtungsflächensätze kann mit einer Sperrflüssigkeit hydraulisch unter Druck gesetzt werden, so dass der für die Schmierung erforderliche Film auf den Dichtungsflächen die Sperrflüssigkeit und nicht das gepumpte Medium ist. Die Sperrflüssigkeit muss außerdem mit dem Fördermedium kompatibel sein. Doppelte Dichtungen sind aufgrund der Notwendigkeit einer Druckbeaufschlagung komplexer zu bedienen und werden normalerweise nur verwendet, wenn es erforderlich ist, Personal, externe Komponenten und die Umgebung vor gefährlichen, giftigen oder brennbaren Flüssigkeiten zu schützen.
Tandemdichtungen
Tandemdichtungen ähneln Doppeldichtungen, allerdings sind die beiden Gleitringdichtungssätze in die gleiche Richtung ausgerichtet und nicht Rücken an Rücken. Lediglich die produktseitige Dichtung dreht sich in der gepumpten Flüssigkeit, aber das Eindringen von Flüssigkeit über die Dichtungsflächen verunreinigt schließlich das Sperrschmiermittel. Dies hat Konsequenzen für die atmosphärische Seitendichtung und die Umgebung.
Patronendichtungen
Eine Patronendichtung ist ein vormontiertes Paket aus Gleitringdichtungskomponenten. Durch die Patronenbauweise entfallen Installationsprobleme wie die Notwendigkeit, den Federdruck zu messen und einzustellen. Auch die Dichtflächen werden beim Einbau vor Beschädigungen geschützt. Im Design kann eine Patronendichtung eine Einzel-, Doppel- oder Tandemkonfiguration haben, die in einer Stopfbuchse enthalten und auf einer Hülse aufgebaut ist.
Gassperrdichtungen.
Hierbei handelt es sich um Doppelsitze im Patronenstil, deren Flächen so konzipiert sind, dass sie mithilfe eines Inertgases als Barriere unter Druck gesetzt werden können und die herkömmliche Schmierflüssigkeit ersetzen. Durch Einstellen des Gasdrucks können die Dichtungsflächen während des Betriebs getrennt oder in losem Kontakt gehalten werden. Eine kleine Menge Gas kann in das Produkt und die Atmosphäre gelangen.
Zusammenfassung
Wellendichtungen verhindern, dass Flüssigkeit aus der rotierenden oder hin- und hergehenden Welle einer Pumpe austritt. Oft stehen mehrere Dichtungsoptionen zur Verfügung: Packungen, Lippendichtungen und verschiedene Arten von Gleitringdichtungen – Einzel-, Doppel- und Tandemdichtungen, einschließlich Patronendichtungen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18. Mai 2023