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Frei schwimmend

Gleitringdichtung für große Wellenauslenkungen
Frei schwimmend

Bei Aggregaten mit großen Wellenauslenkungen werden in der Regel Gleitringdichtungen eingesetzt. Die Dichtungen mit schwimmender, stationärer Flächenkonstruktion eigen sich besonders für diese kritischen Bedingungen. Bei dieser Konstruktion sind die Flächenpressungen für die innere und die äußere Gleitringdichtung trotz Auslenkung der Welle gleich hoch.

Speziell in der chemischen Prozessindustrie sind viele Aggregate wie große Pumpen, Mischer, Rührwerke und Autoklaven im Einsatz, bei denen erhebliche Wellenauslenkungen vorkommen. Das ist vor allem dann der Fall, wenn die Wellen einseitig gelagert sind und viskose Medien bewegen oder wenn bei großen Maschinen mit doppelt gelagerten Wellen die Lager weit entfernt vom Laufrad, Misch- oder Rührschwerpunkt angeordnet sind. Bei diesen Aggregaten werden in der Regel Gleitringdichtungen eingesetzt. Sie bieten den Vorteil, leckagefrei abzudichten und den Wartungsaufwand zu verringern. Allerdings können herkömmliche Gleitringdichtungen bei starker Auslenkung der Welle sehr schnell ausfallen.

Grundprobleme
Bei einfachen Gleitringdichtungen (Abb. 1) laufen bei einer Auslenkung der Welle die Gleitflächen schnell aus ihrer Paarung. Dabei werden die weicheren Flächen wesentlich stärker druckbelastet, nutzen sich schneller und ungleichmäßiger ab und die Dichtung bleibt an der entstehenden Kante hängen und fällt aus. Zudem werden die Flächenpressungsverhältnisse so verschoben, dass sich Dichtungsflächen oft durch die unterschiedlichen, 180° versetzten Druckgradienten öffnen.
Ein weiterer Schwachpunkt ist sicherlich auch, dass traditionell für diese Aggregate praktisch die gleichen Dichtungen eingesetzt wurden, die auch in Standardpumpen Verwendung fanden. Außerdem wurden häufig dynamisch wirksame Dichtungen mit nicht druckentlasteter Wirkung eingesetzt. Die Fehlerfindung von Ausfällen gestaltete sich dementsprechend schwierig, wenn nicht oft unmöglich, da zu viele Ausfallursachen gleichzeitig wirksam sein konnten.
Verbesserte Generationen
Die erste verbesserte Generation von Gleitringdichtungen erzeugt unter Verwendung von Lagern speziell am oder im Dichtungsgehäuse eine Wellenversteifung am Dichtungsraum, um die Wellenauslenkung an der Dichtung unwirksam zu machen. Grundsätzlich ist diese Konstruktion sicherlich auch heute noch akzeptabel. Man muss jedoch trotzdem feststellen, dass die Wellenauslenkung nicht generell verhindert wird, sondern dass diese Auslenkungskräfte jetzt von den Lagern an der Gleitringdichtung aufgefangen werden müssen. Die zweite verbesserte Generation basiert auf stationären Dichtungskonstruktionen, die außerdem standardmäßig eine Doppeldruckentlastung anbieten. Das stationäre Prinzip bietet höhere Betriebssicherheit durch Vermeidung von überhöhten Taumelbewegungen. Die Doppeldruckentlastung gewährleistet Betriebsschutz, nicht nur bei Ausfall eines Sperrdruckes (selbstschließend), sondern auch durch volle, automatische Druckentlastung bei Druckumkehr.
Schwimmende Konstruktion
Die bisher letzte Generation der Gleitringdichtungen für diese kritischen Bedingungen ist eine Depac-Entwicklung mit einer schwimmenden, stationären Flächenkonstruktion (Abb. 2). Bei der schwimmenden, stationären Konstruktion wird die eigentliche Dichtung völlig unabhängig vom Befestigungssystem Welle-Gehäuse. Die Dichtungsteile sind zwischen Welle und Gehäuse platziert, haben aber große Freiräume an allen Flächen oder Teilen, die bei Wellenbewegungen gegeneinander verschoben werden können. Die eigentliche Dichtung kann sich dann mit den Wellenbewegungen standardmäßig frei bis zu 6 mm schwimmend axial und radial bewegen. Bei diesen extremen Bewegungen bleiben die jeweiligen Flächenpressungen für die innere und die äußere Gleitringdichtung gleich. Bei radialen Auslenkungen verschieben sich die Druckbelastungs- oder Druckentlastungslinien. Dafür ist es wichtig zu beachten, dass die rotierenden Gegenringflächen druckisoliert sind, um bei den unterschiedlichen Druckverhältnissen nicht ausgedrückt zu werden. Beim senkrechten Einsatz ist eine positive Entlüftung des Sperrraums notwendig, die durch die manuell bedienbare Entlüftungsschraube ermöglicht wird. Die spiegelbildliche Flächenkonstruktion führt zu einer geringeren Ersatzteilhaltung.
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