Was ist einPumpenwellendichtung?
Wellendichtungen verhindern das Austreten von Flüssigkeit aus einer rotierenden oder oszillierenden Welle. Dies ist für alle Pumpen wichtig. Bei Kreiselpumpen stehen verschiedene Dichtungsoptionen zur Verfügung: Stopfbuchsen, Lippendichtungen und alle Arten von Gleitringdichtungen – einfach, doppelt und tandemartig, einschließlich Patronendichtungen. Drehverdrängerpumpen wie Zahnrad- und Flügelzellenpumpen sind mit Stopfbuchsen, Lippendichtungen und Gleitringdichtungen erhältlich. Oszillierende Pumpen stellen andere Dichtungsanforderungen und verwenden üblicherweise Lippendichtungen oder Stopfbuchsen. Einige Bauarten, wie z. B. Magnetkupplungspumpen, Membranpumpen oder Schlauchpumpen, benötigen keine Wellendichtungen. Diese sogenannten „dichtungslosen“ Pumpen verfügen über stationäre Dichtungen, um Flüssigkeitsleckagen zu verhindern.
Welche Haupttypen von Pumpenwellendichtungen gibt es?
Verpackung
Die Stopfbuchse (auch Wellenpackung oder Dichtungsringdichtung genannt) besteht aus einem weichen Material, das häufig geflochten oder zu Ringen geformt ist. Sie wird in eine Kammer um die Antriebswelle, die sogenannte Stopfbuchse, gepresst, um eine Abdichtung zu erzeugen (Abbildung 1). Normalerweise wird die Stopfbuchse axial komprimiert, die Kompression kann aber auch radial durch ein Hydraulikmedium erfolgen.
Traditionell wurden Packungen aus Leder, Seil oder Flachs gefertigt, heute bestehen sie meist aus inerten Materialien wie expandiertem PTFE, komprimiertem Graphit und granulierten Elastomeren. Packungen sind wirtschaftlich und werden häufig für dickflüssige, schwer abzudichtende Flüssigkeiten wie Harze, Teer oder Klebstoffe eingesetzt. Für dünnflüssige Flüssigkeiten, insbesondere bei höheren Drücken, sind sie jedoch ungeeignet. Packungen versagen selten katastrophal und lassen sich bei geplanten Stillständen schnell austauschen.
Stopfbuchsen benötigen Schmierung, um Reibungswärme zu vermeiden. Diese wird üblicherweise durch die Förderflüssigkeit selbst bereitgestellt, die dazu neigt, geringfügig durch das Stopfbuchsenmaterial zu sickern. Dies kann zu Verschmutzungen führen und ist bei korrosiven, brennbaren oder giftigen Flüssigkeiten oft inakzeptabel. In diesen Fällen kann ein sicheres, externes Schmiermittel verwendet werden. Stopfbuchsen sind ungeeignet für die Abdichtung von Pumpen, die Flüssigkeiten mit abrasiven Partikeln fördern. Feststoffe können sich im Stopfbuchsenmaterial festsetzen und dadurch die Pumpenwelle oder die Stopfbuchsenwand beschädigen.
Lippendichtungen
Lippendichtungen, auch Radialwellendichtungen genannt, sind kreisförmige, elastische Elemente, die durch ein starres Außengehäuse an der Antriebswelle fixiert werden (Abbildung 2). Die Dichtung entsteht durch den Reibungskontakt zwischen der Dichtlippe und der Welle, der häufig durch eine Feder verstärkt wird. Lippendichtungen sind in der Hydraulikindustrie weit verbreitet und finden sich in Pumpen, Hydraulikmotoren und Aktuatoren. Sie dienen oft als zusätzliche Dichtung für andere Dichtungssysteme wie Gleitringdichtungen. Lippendichtungen sind im Allgemeinen auf niedrige Drücke beschränkt und eignen sich schlecht für dünnflüssige, nicht schmierende Flüssigkeiten. Mehrlippendichtungssysteme wurden erfolgreich für verschiedene viskose, nicht abrasive Flüssigkeiten eingesetzt. Lippendichtungen sind nicht für abrasive Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten mit Feststoffen geeignet, da sie verschleißanfällig sind und bereits geringfügige Beschädigungen zum Ausfall führen können.
Gleitringdichtungen
Gleitringdichtungen bestehen im Wesentlichen aus einem oder mehreren Paaren optisch ebener, hochglanzpolierter Dichtflächen. Eine Dichtfläche ist im Gehäuse feststehend, die andere rotiert und mit der Antriebswelle verbunden (Abbildung 3). Die Dichtflächen benötigen Schmierung, entweder durch das Fördermedium selbst oder durch ein Schmiermittel. Im Stillstand der Pumpe berühren sich die Dichtflächen praktisch nur. Während des Betriebs bildet das Schmiermittel einen dünnen, hydrodynamischen Film zwischen den gegenüberliegenden Dichtflächen, wodurch der Verschleiß reduziert und die Wärmeableitung verbessert wird.
Gleitringdichtungen eignen sich für ein breites Spektrum an Flüssigkeiten, Viskositäten, Drücken und Temperaturen. Sie dürfen jedoch nicht trocken laufen. Ein wesentlicher Vorteil von Gleitringdichtungssystemen besteht darin, dass Antriebswelle und Gehäuse nicht Teil des Dichtungsmechanismus sind (wie bei Stopfbuchsen- und Lippendichtungen) und daher keinem Verschleiß unterliegen.
Doppelte Dichtungen
Doppeldichtungen verwenden zwei Rücken an Rücken angeordnete Gleitringdichtungen (Abbildung 4). Der Raum zwischen den beiden Dichtflächenpaaren kann hydraulisch mit einer Sperrflüssigkeit unter Druck gesetzt werden, sodass der für die Schmierung notwendige Schmierfilm auf den Dichtflächen aus der Sperrflüssigkeit und nicht aus dem Fördermedium besteht. Die Sperrflüssigkeit muss zudem mit dem Fördermedium kompatibel sein. Doppeldichtungen sind aufgrund der erforderlichen Druckbeaufschlagung komplexer in der Handhabung und werden typischerweise nur dann eingesetzt, wenn Personal, externe Bauteile 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 dieselbe Richtung ausgerichtet. Nur die produktseitige Dichtung rotiert im Fördermedium, jedoch verunreinigt ein austretendes Schmiermittel über die Dichtflächen mit der Zeit das Sperrschmiermittel. Dies hat Folgen für die atmosphärische Dichtung und die Umgebung.
Kartuschendichtungen
Eine Kartuschendichtung ist ein vormontiertes Paket aus Gleitringdichtungskomponenten. Die Kartuschenkonstruktion eliminiert Montageprobleme wie das Messen und Einstellen der Federvorspannung. Die Dichtflächen sind zudem während der Montage vor Beschädigungen geschützt. Kartuschendichtungen können als Einzel-, Doppel- oder Tandemkonfiguration in einer Kabelverschraubung ausgeführt und auf einer Hülse montiert sein.
Gasdichtungen.
Hierbei handelt es sich um Doppeldichtungen in Kartuschenbauweise, deren Dichtflächen unter Druck gesetzt werden. Als Barriere dient ein Inertgas, das die herkömmliche Schmierflüssigkeit ersetzt. Die Dichtflächen können im Betrieb durch Anpassen des Gasdrucks getrennt oder lose in Kontakt gehalten werden. Geringe Gasmengen können in das Produkt und die Atmosphäre entweichen.
Zusammenfassung
Wellendichtungen verhindern das Austreten von Flüssigkeit aus der rotierenden oder hin- und hergehenden Welle einer Pumpe. Oft stehen mehrere Dichtungsoptionen zur Verfügung: Stopfbuchsen, Lippendichtungen und verschiedene Arten von Gleitringdichtungen – einfach, doppelt und tandemartig, einschließlich Patronendichtungen.
Veröffentlichungsdatum: 18. Mai 2023