Was ist einPumpenwellendichtung?
Wellendichtungen verhindern den Flüssigkeitsaustritt aus einer rotierenden oder hin- und hergehenden Welle. 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 Zahnrad- und Flügelzellenpumpen sind mit Packungen, Lippen- und Gleitringdichtungen erhältlich. Kolbenpumpen stellen andere Dichtungsprobleme dar und basieren üblicherweise auf Lippendichtungen oder Packungen. Einige Konstruktionen, wie z. B. 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 benötigen Schmierung, 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 korrosiven, brennbaren oder giftigen Flüssigkeiten oft nicht akzeptabel. In diesen Fällen kann ein sicheres, externes Schmiermittel verwendet werden. Packungen sind ungeeignet zum Abdichten von Pumpen, 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 Antrieben. 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 gut 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 kleine 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 und die andere rotierend 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.
Doppelte Dichtungen
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 in die gleiche Richtung ausgerichtet und nicht Rücken an Rücken. 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 beseitigt Installationsprobleme wie das Messen und Einstellen der Federspannung. 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 Doppeldichtungen im Patronenstil, deren Dichtflächen mit einem Inertgas als Barriere beaufschlagt werden und so die herkömmliche Schmierflüssigkeit ersetzen. Durch Anpassung des Gasdrucks können die Dichtflächen während des Betriebs getrennt oder in losem Kontakt gehalten werden. Eine geringe Gasmenge kann in das Produkt und die Atmosphäre entweichen.
Zusammenfassung
Wellendichtungen verhindern den Flüssigkeitsaustritt aus der rotierenden oder hin- und hergehenden Welle einer Pumpe. Oft stehen verschiedene Dichtungsoptionen zur Verfügung: Packungen, Lippendichtungen und verschiedene Arten von Gleitringdichtungen – Einzel-, Doppel- und Tandemdichtungen sowie Patronendichtungen.
Veröffentlichungszeit: 18. Mai 2023