Warum verschleißen gute Dichtungen nicht?

Wir wissen, dass eine Gleitringdichtung so lange laufen sollte, bis der Kohlenstoff abgenutzt ist. Unsere Erfahrung zeigt jedoch, dass dies bei der Originaldichtung der Pumpe nie der Fall ist. Wir kaufen eine teure neue Gleitringdichtung, und auch diese verschleißt nicht. War die neue Dichtung also Geldverschwendung?

Nicht wirklich. Sie tun hier etwas, das logisch erscheint: Sie versuchen, das Dichtungsproblem durch den Kauf einer anderen Dichtung zu lösen. Das ist aber so, als würden Sie versuchen, durch den Kauf einer guten Lackmarke eine gute Lackierung für Ihr Auto zu bekommen.

Wenn Sie ein Auto gut lackieren lassen möchten, müssen Sie vier Dinge tun: Die Karosserie vorbereiten (Metallreparatur, Rostentfernung, Schleifen, Abdecken usw.); eine gute Lackmarke kaufen (nicht jeder Lack ist gleich); den Lack richtig auftragen (mit genau dem richtigen Luftdruck, ohne Tropfen oder Läufer und häufiges Schleifen zwischen Grundierung und Deckschicht); und den Lack nach dem Auftragen pflegen (das Auto waschen, wachsen und in der Garage unterbringen).

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Wie lange hält ein Autolack, wenn man diese vier Punkte richtig beachtet? Offensichtlich jahrelang. Gehen Sie nach draußen und beobachten Sie die vorbeifahrenden Autos. Sie werden feststellen, dass diese vier Punkte nicht beachtet werden. Tatsächlich ist es so selten, dass wir ein altes Auto, das gut aussieht, anstarren.

Um eine lange Lebensdauer der Dichtung zu erreichen, sind vier Schritte erforderlich. Diese sollten eigentlich selbstverständlich sein, aber sehen wir sie uns trotzdem an.

Pumpe für die Dichtung vorbereiten – das ist die Karosseriearbeit
Kaufen Sie eine gute Versiegelung – den guten Lack
Dichtung richtig montieren – Farbe richtig auftragen
Wenden Sie bei Bedarf die richtige Umgebungskontrolle an (und das ist wahrscheinlich der Fall) – auch Waschen und Wachsen
Wir werden jedes dieser Themen im Detail betrachten und hoffentlich dazu beitragen, die Lebensdauer unserer Gleitringdichtungen so weit zu verlängern, dass die meisten von ihnen verschleißen. Diese Informationen beziehen sich auf Kreiselpumpen, können aber auch auf nahezu alle Arten rotierender Geräte, einschließlich Mischer und Rührwerke, angewendet werden.

Pumpe für die Dichtung vorbereiten

Zur Vorbereitung sollten Sie die Pumpe und den Antrieb mithilfe eines Laser-Aligners ausrichten. Ein C- oder D-Rahmenadapter ist eine noch bessere Wahl.

Anschließend führen Sie ein dynamisches Auswuchten der rotierenden Baugruppe durch. Dies ist mit den meisten Schwingungsanalysegeräten möglich. Wenden Sie sich jedoch an Ihren Lieferanten, wenn Sie das Programm nicht haben. Achten Sie darauf, dass die Welle nicht verbogen ist und zwischen den Spitzen rotiert.

Es empfiehlt sich, Wellenhülsen zu vermeiden, da eine massive Welle weniger leicht durchbiegt und für eine Gleitringdichtung viel besser geeignet ist. Außerdem sollten Sie versuchen, die Rohrspannung nach Möglichkeit zu verringern.

Bei Produkttemperaturen über 100 °C sollte eine Mittellinienpumpe verwendet werden, da dies die Rohrspannung an der Pumpe verringert. Verwenden Sie außerdem Pumpen mit einem geringen Wellenlängen-Durchmesser-Verhältnis. Dies ist besonders wichtig bei Pumpen mit intermittierendem Betrieb.

Verwenden Sie eine übergroße Stopfbuchse, vermeiden Sie konische Konstruktionen und lassen Sie der Dichtung ausreichend Platz. Versuchen Sie, die Stopfbuchsenfläche möglichst rechtwinklig zur Welle auszurichten. Dies lässt sich mit Plandrehwerkzeugen erreichen. Reduzieren Sie die Vibrationen mit allen Ihnen bekannten Techniken.

Es ist wichtig, dass die Pumpe nicht kavitiert, da die Dichtungsflächen aufspringen und möglicherweise beschädigt werden. Wasserschläge können auch auftreten, wenn die Pumpe während des Betriebs keinen Strom mehr hat. Ergreifen Sie daher vorbeugende Maßnahmen, um diese Probleme zu vermeiden.

Bei der Vorbereitung der Pumpe für die Abdichtung müssen einige Dinge überprüft werden. Dazu gehört, dass die Masse des Pumpen-/Motorsockels mindestens fünfmal so groß ist wie die Masse der darauf sitzenden Hardware. Zwischen der Pumpenansaugung und dem ersten Kniestück muss ein Rohrdurchmesser von zehn vorhanden sein. Außerdem muss die Grundplatte eben und fest verfugt sein.

Halten Sie das offene Laufrad in der richtigen Position, um Vibrationen und interne Umwälzprobleme zu minimieren. Stellen Sie sicher, dass die Lager ausreichend geschmiert sind und kein Wasser und keine Feststoffe in den Lagerhohlraum eindringen. Ersetzen Sie außerdem Fett- oder Lippendichtungen durch Labyrinth- oder Gleitringdichtungen.

Vermeiden Sie unbedingt den Anschluss von Druckleitungen an die Stopfbuchse. In den meisten Fällen ist eine Saugleitung besser geeignet. Falls die Pumpe über Verschleißringe verfügt, überprüfen Sie auch deren Spaltmaß.

Als Letztes müssen Sie bei der Vorbereitung der Pumpe sicherstellen, dass die benetzten Teile der Pumpe aus korrosionsbeständigen Materialien hergestellt sind, da Reinigungsmittel und Lösungsmittel in den Leitungen manchmal Probleme verursachen, die der Konstrukteur nicht vorhergesehen hat.

Dichten Sie dann die Luft ab, die möglicherweise in die Saugseite der Pumpe eindringt, und entfernen Sie die Luft, die möglicherweise in der Spirale eingeschlossen ist.

Kaufen Sie ein gutes Siegel

Verwenden Sie hydraulisch ausgeglichene Konstruktionen, die sowohl Druck als auch Vakuum abdichten. Wenn Sie ein Elastomer in der Dichtung verwenden, sollten Sie einen O-Ring verwenden. Diese Form ist aus vielen Gründen die beste. Achten Sie jedoch darauf, den O-Ring nicht durch Federkraft zu belasten, da er sich sonst nicht wie vorgesehen biegen oder rollen lässt.

Sie sollten außerdem Dichtungskonstruktionen verwenden, die keinen Reibverschleiß aufweisen, da Reibverschleiß an der Welle eine der Hauptursachen für vorzeitige Dichtungsausfälle ist.

Stationäre Dichtungen (bei denen sich die Federn nicht mit der Welle drehen) eignen sich besser als rotierende Dichtungen (bei denen sich die Federn drehen) zum Abdichten flüchtiger Emissionen und anderer Flüssigkeiten. Wenn die Dichtung kleine Federn hat, achten Sie darauf, dass diese nicht in die Flüssigkeit gelangen, da sie sonst leicht verstopfen. Es gibt zahlreiche Dichtungskonstruktionen mit dieser verstopfungssicheren Eigenschaft.

Eine breite, harte Oberfläche eignet sich hervorragend für die radiale Bewegung, die wir bei Mischanwendungen und bei Dichtungen beobachten, die physisch weit von den Lagern entfernt positioniert sind.

Sie benötigen außerdem eine Art Schwingungsdämpfung für Metallbalgdichtungen, die hohen Temperaturen standhalten, da ihnen das Elastomer fehlt, das normalerweise diese Funktion erfüllt.

Verwenden Sie Konstruktionen, die die Dichtungsflüssigkeit am Außendurchmesser der Dichtung halten. Andernfalls werden durch die Zentrifugalkraft Feststoffe in die geläppten Flächen geschleudert und deren Bewegung bei Verschleiß der Kohle eingeschränkt. Verwenden Sie für die Dichtungsflächen außerdem ungefüllte Kohle, da diese die beste Wahl ist und die Kosten nicht übermäßig hoch sind.

Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie alle Dichtungsmaterialien identifizieren können, da es unmöglich ist, ein „mysteriöses Material“ zu beheben.

Lassen Sie sich vom Lieferanten nicht einreden, dass sein Material urheberrechtlich geschützt sei. Wenn dies seine Einstellung ist, suchen Sie sich einen anderen Lieferanten oder Hersteller, sonst verdienen Sie alle Probleme, die Sie bekommen werden.

Versuchen Sie, Elastomere von der Dichtungsfläche fernzuhalten. Das Elastomer ist der hitzeempfindlichste Teil der Dichtung, und an den Flächen ist die Temperatur am höchsten.

Jedes gefährliche oder teure Produkt sollte zudem mit Doppeldichtungen abgedichtet werden. Stellen Sie sicher, dass der hydraulische Ausgleich in beide Richtungen gewährleistet ist, da sonst die Gefahr besteht, dass sich eine der Flächen bei einer Druckumkehr oder einem Druckstoß öffnet.

Wenn das Design Kohlenstoff in einen Metallhalter eingepresst hat, achten Sie darauf, dass der Kohlenstoff gepresst und nicht „eingeschrumpft“ wurde. Gepresster Kohlenstoff passt sich Unregelmäßigkeiten im Metallhalter an und trägt so dazu bei, die geläppten Flächen flach zu halten.

Dichtung richtig montieren

Patronendichtungen sind die einzige sinnvolle Konstruktion, wenn Sie Laufradeinstellungen vornehmen möchten. Zudem sind sie viel einfacher zu installieren, da Sie weder einen Druck benötigen noch Messungen durchführen müssen, um die richtige Flächenlast zu ermitteln.

Doppelte Patronendichtungen sollten über einen eingebauten Pumpring verfügen und Sie sollten, wann immer möglich, Pufferflüssigkeit (niedrigerer Druck) zwischen den Dichtungen verwenden, um Probleme mit der Produktverdünnung zu vermeiden.

Vermeiden Sie Öl jeglicher Art als Pufferflüssigkeit, da Öl eine geringe spezifische Wärmekapazität und schlechte Leitfähigkeit aufweist.

Beim Einbau sollte die Dichtung möglichst nah an den Lagern platziert werden. Normalerweise ist Platz vorhanden, um die Dichtung aus der Stopfbuchse herauszunehmen und den Stopfbuchsenbereich anschließend als Stützbuchse zu nutzen, um die rotierende Welle zu stabilisieren.

Je nach Anwendungsfall muss entschieden werden, ob diese Stützbuchse axial gesichert werden muss.

Geteilte Dichtungen sind außerdem in nahezu allen Anwendungen sinnvoll, die keine Doppeldichtungen oder Abdichtungen gegen flüchtige Emissionen (Leckage gemessen in ppm) erfordern.

Bei doppelseitigen Pumpen sollten Sie ausschließlich geteilte Dichtungen verwenden, da Sie sonst beide Dichtungen austauschen müssen, wenn nur eine Dichtung defekt ist.

Sie ermöglichen außerdem den Dichtungswechsel, ohne dass eine Neuausrichtung mit dem Pumpenantrieb erforderlich ist.

Die Dichtungsflächen dürfen beim Einbau nicht geschmiert werden. Vermeiden Sie den Kontakt der Läppflächen mit Feststoffen. Eine eventuell vorhandene Schutzschicht auf den Dichtungsflächen muss vor dem Einbau entfernt werden.

Handelt es sich um eine Gummibalgdichtung, ist ein spezielles Schmiermittel erforderlich, das dafür sorgt, dass der Balg an der Welle haftet. Normalerweise handelt es sich dabei um eine Flüssigkeit auf Mineralölbasis. Sie können sich jedoch bei Ihrem Lieferanten erkundigen. Gummibalgdichtungen benötigen außerdem eine Wellenoberfläche von maximal 40 RMS, da der Gummi sonst nur schwer an der Welle haftet.

Achten Sie beim Einbau in eine vertikale Anwendung darauf, die Stopfbuchse an den Dichtflächen zu entlüften. Diese Entlüftung muss gegebenenfalls installiert werden, wenn der Pumpenhersteller sie nicht vorgesehen hat.

Viele Patronendichtungen verfügen über eine eingebaute Entlüftung, die Sie an die Pumpenansaugung oder einen anderen Niederdruckpunkt im System anschließen können.

Achten Sie auf die Dichtung

Der letzte Schritt zu einer langen Dichtungslebensdauer ist die kontinuierliche Pflege. Dichtungen dichten am liebsten eine kühle, saubere Schmierflüssigkeit ab. Obwohl wir selten eine solche abdichten müssen, können Sie Ihr Produkt durch eine Umgebungskontrolle im Stopfbuchsenbereich in eine solche verwandeln.

Wenn Sie eine ummantelte Stopfbuchse verwenden, achten Sie darauf, dass der Mantel sauber ist. Kondensat oder Dampf eignen sich am besten für die Zirkulation durch den Mantel.

Versuchen Sie, am Ende der Stopfbuchse eine Kohlenstoffbuchse einzubauen, die als Wärmebarriere fungiert und zur Stabilisierung der Stopfbuchsentemperatur beiträgt.

Spülen ist die ultimative Umweltkontrolle, da es zu einer Produktverdünnung führt. Mit der richtigen Dichtung benötigen Sie jedoch nicht viel Spülung. Vier bis fünf Gallonen pro Stunde (beachten Sie, dass ich Stunde und nicht Minute gesagt habe) sollten für diese Art von Dichtung ausreichen.

Halten Sie die Flüssigkeit in der Stopfbuchse in Bewegung, um einen Hitzestau zu vermeiden. Durch die Saugrückführung werden Feststoffe entfernt, die schwerer sind als das abzudichtende Produkt.

Da dies der häufigste Schlammzustand ist, verwenden Sie standardmäßig die Saugrückführung. Informieren Sie sich auch darüber, wo sie nicht eingesetzt werden sollte.

Durch die Druckrückführung können Sie den Druck in der Stopfbuchse erhöhen und so verhindern, dass Flüssigkeit zwischen den geläppten Flächen verdampft. Richten Sie die Rückführungsleitung nicht auf die geläppten Flächen, da dies zu Verletzungen führen könnte. Bei Verwendung eines Metallbalgs kann die Rückführungsleitung als Sandstrahler dienen und die dünnen Balgplatten zerschneiden.

Wenn das Produkt zu heiß ist, kühlen Sie den Stopfbuchsenbereich. Beachten Sie, dass diese Umgebungskontrollen oft wichtiger sind, wenn die Pumpe gestoppt ist, da Haltetemperaturen und Abschaltkühlung die Stopfbuchsentemperatur drastisch verändern und so zu einer Zustandsänderung des Produkts führen können.

Für gefährliche Produkte ist eine API.-Stopfbuchse erforderlich, wenn Sie keine Doppeldichtung verwenden. Die zur API.-Konfiguration gehörende Notfallbuchse schützt die Dichtung vor Beschädigungen, falls bei laufender Pumpe ein Lager verloren geht.

Stellen Sie sicher, dass die API-Anschlüsse korrekt hergestellt sind. Es kann leicht passieren, dass die vier Anschlüsse verwechselt werden und die Spül- oder Rücklaufleitung in den Quench-Anschluss gelangt.

Vermeiden Sie zu viel Dampf oder Wasser durch den Quenchanschluss, da dieser sonst in das Lagergehäuse gelangt. Leckagen am Ablassanschluss werden von Bedienern oft als Dichtungsfehler wahrgenommen. Stellen Sie sicher, dass sie den Unterschied kennen.

Umsetzung dieser Dichtungstipps

Beachtet irgendjemand diese vier Punkte? Leider nicht. Würden wir das tun, würden 85 oder 90 Prozent unserer Dichtungen verschleißen, statt der zehn oder 15 Prozent, die es tatsächlich tun. Die vorzeitig versagende Dichtung mit viel Kohlenstoffablagerung ist nach wie vor die Regel.

Die häufigste Ausrede für die mangelnde Lebensdauer unserer Dichtungen ist, dass wir nie Zeit haben, sie richtig zu machen. Gefolgt von dem Klischee: „Aber es ist ja immer noch Zeit, sie zu reparieren.“ Die meisten von uns führen ein oder zwei der notwendigen Schritte durch und erleben so eine Verlängerung der Dichtungslebensdauer. Eine längere Lebensdauer ist zwar nicht verkehrt, aber das ist noch lange nicht mit dem Verschleiß der Dichtungen verbunden.

Denken Sie kurz darüber nach. Wenn die Dichtung ein Jahr hält, wie groß kann das Problem dann sein? Die Temperatur darf nicht zu hoch oder der Druck zu stark sein. Wäre das der Fall, würde es nicht ein Jahr dauern, bis die Dichtung versagt. Aus dem gleichen Grund darf das Produkt auch nicht zu schmutzig sein.

Wir stellen oft fest, dass das Problem ganz einfach darin liegt, dass die Dichtungskonstruktion die Welle reibt und dadurch ein Leck durch die beschädigte Hülse oder Welle verursacht. In anderen Fällen stellen wir fest, dass die jährlich verwendete Spülung der Leitungen die Ursache ist und niemand die Dichtungsmaterialien entsprechend wechselt.