Was ist einPumpenwellendichtung?
Wellendichtungen verhindern, dass Flüssigkeit aus einer rotierenden oder hin- und hergehenden Welle austritt. Dies ist für alle Pumpen wichtig. Bei Kreiselpumpen stehen verschiedene 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 Gleitringdichtungen erhältlich. Kolbenpumpen werfen andere Dichtungsprobleme auf und basieren in der Regel auf Lippendichtungen oder Packungen. Einige Konstruktionen, wie Magnetkupplungspumpen, Membranpumpen oder Schlauchpumpen, benötigen keine Wellendichtungen. Diese sogenannten „dichtungslosen“ Pumpen verfügen über stationäre Dichtungen, um Flüssigkeitslecks zu verhindern.
Welche Haupttypen von Pumpenwellendichtungen gibt es?
Verpackung
Packungen (auch Wellendichtungen oder Stopfbuchspackungen genannt) bestehen aus einem weichen Material, das oft geflochten oder zu Ringen geformt ist. Diese werden in eine Kammer um die Antriebswelle, die sogenannte Stopfbuchse, gepresst, um eine Abdichtung zu erzeugen (Abbildung 1). Normalerweise wird die Packung axial komprimiert, kann aber auch radial durch ein Hydraulikmedium komprimiert werden.
Traditionell wurden Packungen aus Leder, Seilen oder Flachs hergestellt, heute bestehen sie meist aus inerten Materialien wie expandiertem PTFE, komprimiertem Graphit und granulierten Elastomeren. Packungen sind wirtschaftlich und werden häufig für dicke, schwer abzudichtende Flüssigkeiten wie Harze, Teer oder Klebstoffe verwendet. Für dünnflüssige Flüssigkeiten, insbesondere bei höheren Drücken, sind sie jedoch keine gute Abdichtungsmethode. Packungen versagen selten gravierend und können bei geplanten Stillständen schnell ausgetauscht werden.
Packungsdichtungen müssen geschmiert werden, um Reibungswärme zu vermeiden. Diese wird üblicherweise durch die Förderflüssigkeit selbst erzeugt, die dazu neigt, leicht durch das Packungsmaterial zu sickern. Dies kann zu Verschmutzungen führen und ist bei ätzenden, brennbaren oder giftigen Flüssigkeiten oft nicht akzeptabel. In diesen Fällen kann ein sicheres, externes Schmiermittel aufgetragen werden. Packungen sind nicht zum Abdichten von Pumpen geeignet, die für Flüssigkeiten mit abrasiven Partikeln eingesetzt werden. Feststoffe können sich im Packungsmaterial festsetzen und die Pumpenwelle oder die Stopfbuchsenwand beschädigen.
Lippendichtungen
Lippendichtungen, auch Radialwellendichtungen genannt, sind einfach runde Elastomerelemente, die durch ein starres Außengehäuse an der Antriebswelle gehalten werden (Abbildung 2). Die Abdichtung entsteht durch den Reibungskontakt zwischen „Lippe“ und Welle und wird oft durch eine Feder verstärkt. Lippendichtungen sind in der gesamten Hydraulikindustrie weit verbreitet und finden sich an Pumpen, Hydraulikmotoren und Stellantrieben. Sie dienen oft als sekundäre Reservedichtung für andere Dichtungssysteme, wie z. B. Gleitringdichtungen. Lippendichtungen sind im Allgemeinen auf niedrige Drücke beschränkt und eignen sich auch nicht für dünne, nicht schmierende Flüssigkeiten. Mehrere Lippendichtungssysteme wurden erfolgreich gegen eine Vielzahl von viskosen, nicht abrasiven Flüssigkeiten eingesetzt. Lippendichtungen sind nicht für die Verwendung mit abrasiven Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten mit Feststoffen geeignet, da sie verschleißanfällig sind und bereits leichte Beschädigungen zum Ausfall führen können.
Gleitringdichtungen
Gleitringdichtungen bestehen im Wesentlichen aus einem oder mehreren Paaren optisch ebener, hochglanzpolierter Dichtflächen, von denen eine fest im Gehäuse sitzt und die andere rotiert und mit der Antriebswelle verbunden ist (Abbildung 3). Die Dichtflächen müssen entweder durch die Förderflüssigkeit selbst oder durch eine Sperrflüssigkeit geschmiert werden. Tatsächlich berühren sich die Dichtflächen nur bei ruhender Pumpe. Im Betrieb bildet die Schmierflüssigkeit einen dünnen, hydrodynamischen Film zwischen den gegenüberliegenden Dichtflächen, der den Verschleiß reduziert und die Wärmeableitung unterstützt.
Gleitringdichtungen können mit einem breiten Spektrum an Flüssigkeiten, Viskositäten, Drücken und Temperaturen umgehen. Eine Gleitringdichtung sollte jedoch nicht trocken laufen. Ein wesentlicher Vorteil von Gleitringdichtungssystemen besteht darin, dass Antriebswelle und Gehäuse nicht Teil des Dichtungsmechanismus sind (im Gegensatz zu Packungs- und Lippendichtungen) und daher keinem Verschleiß unterliegen.
Doppeldichtungen
Doppeldichtungen bestehen aus zwei Rücken an Rücken angeordneten Gleitringdichtungen (Abbildung 4). Der Raum zwischen den beiden Dichtungsflächen kann hydraulisch mit einer Sperrflüssigkeit beaufschlagt werden, sodass der für die Schmierung notwendige Film auf den Dichtungsflächen aus der Sperrflüssigkeit und nicht aus dem Fördermedium besteht. Die Sperrflüssigkeit muss zudem mit dem Fördermedium kompatibel sein. Doppeldichtungen sind aufgrund der notwendigen Druckbeaufschlagung komplexer zu bedienen und werden typischerweise nur eingesetzt, wenn Personal, externe Komponenten und die Umgebung vor gefährlichen, giftigen oder brennbaren Flüssigkeiten geschützt werden müssen.
Tandemdichtungen
Tandemdichtungen ähneln Doppeldichtungen, jedoch sind die beiden Gleitringdichtungen nicht Rücken an Rücken, sondern in die gleiche Richtung ausgerichtet. Nur die produktseitige Dichtung rotiert im Fördermedium, doch durch Leckagen an den Dichtungsflächen wird das Sperrschmiermittel verunreinigt. Dies hat Folgen für die atmosphärenseitige Dichtung und die Umgebung.
Patronendichtungen
Eine Patronendichtung ist ein vormontiertes Paket aus Gleitringdichtungskomponenten. Die Patronenkonstruktion macht Installationsprobleme wie das Messen und Einstellen der Federspannung überflüssig. Die Dichtflächen sind während der Installation zudem vor Beschädigungen geschützt. Eine Patronendichtung kann als Einzel-, Doppel- oder Tandem-Konfiguration in einer Stopfbuchse ausgeführt und auf einer Hülse montiert sein.
Gasbarrieredichtungen.
Es handelt sich um Doppelsitze im Patronenstil, deren Dichtflächen mit einem Inertgas als Barriere unter Druck gesetzt werden und die herkömmliche Schmierflüssigkeit ersetzen. Durch Anpassung des Gasdrucks können die Dichtflächen während des Betriebs getrennt oder in losem Kontakt gehalten werden. Eine geringe Menge Gas kann in das Produkt und die Atmosphäre entweichen.
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 sowie Patronendichtungen.
Veröffentlichungszeit: 18. Mai 2023