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Starke Strukturen

Hydrodynamische Mikro-Nuten erhöhen die Lebensdauer von Gleitringdichtungen
Starke Strukturen

Mit der LaserFace-Behandlung lassen sich gezielt Strukturen auf den Gleitflächen herstellen
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Durch die gezielte Strukturierung der Gleitflächen lassen sich Eigenschaften und Leistungsgrenzen von Dichtungen erheblich verbessern. Beispiele hierfür sind gasgeschmierte Gleitringdichtungen, deren Spiralnuten einen berührungs- und verschleißfreien Betrieb erreichen können oder Doppeldichtungen mit John-Crane-Upstream-Pumping-Nuten, die eine Schmierung der Gleitflächen ohne aufwendiges Sperrdrucksystem sicherstellen. Besondere Vorteile zeigt die Technologie bei flüchtigen Medien.

Bernhard Borngräber

Wie mit Mikro-Nuten die Standzeit von Dichtungen in Speisewasserpumpen vervielfacht werden kann, zeigt das Praxisbeispiel des Heizkraftwerkes Neumünster.
2005 wurden die Speisewasserpumpen einer Kesselanlage für das HKW der Stadtwerke Neumünster mit einfachwirkenden entlasteten Gleitringdichtungen der Baugröße 75 mm in Betrieb genommen. Die Pumpen laufen mit einer Drehzahl von 3000 min-1. Die Temperatur des Speisewassers beträgt 150 °C. Eine Kühlung der Gleitringdichtungen war nicht vorgesehen.
Von Anfang an gab es Probleme mit den Dichtungen. So traten mehrere Ausfälle nach jeweils kurzer Betriebszeit auf. Selten wurden Standzeiten von mehr als drei Monaten erreicht. Das Schadensbild war typisch für überlastete Heißwasserdichtungen. Neben dem starken Verschleiß der Gleitflächen gab es Schäden an den Nebendichtungen. Die EPDM-O-Ringe waren in Folge der hohen Temperatur spröde und rissig geworden.
Die Schadensanalysen ergaben, dass neben der absoluten Temperatur auch der geringe Abstand zwischen dem Druck an den Gleitringdichtungen und dem Dampfdruck des Fördermediums ein Grund für den übermäßigen Verschleiß war.
Diskutiert wurde die nachträgliche Ausrüstung der Gleitringdichtungen mit Kühlvorrichtungen. Aufgrund der hohen Kosten wurde diese Maßnahme zunächst zurückgestellt. Die Beteiligten vereinbarten versuchsweise LaserFace-Dichtungen von John Crane einzusetzen. Für diese Maßnahme war der Aufwand relativ gering. Änderungen an Pumpe oder Verrohrung waren nicht erforderlich. Lediglich die Gleitringdichtungen mussten ausgetauscht werden.
Der Umbau erfolgte im Herbst 2006. Der Versuch war ein voller Erfolg. Seit der Umrüstung gab es keine weiteren Schäden, die Dichtungen laufen mittlerweile seit fast vier Jahren.
LaserFace-Behandlung
Ursache für den Erfolg sind die auf den Gleitflächen aufgebrachten LaserFace-Nuten. Damit kann eine Erhöhung des hydrodynamischen Flüssigkeitsdrucks im Dichtspalt und die Stabilisierung des Schmierfilms erreicht werden.
Die Technologie benutzt eine Kombination verschiedener Zirkulationsstrukturen auf einer der Gleitflächen:
  • Zuführnuten erzeugen einen starken hydrodynamischen Druck, der die Gleitflächen durch einen stabilen Schmierfilm mit hoher Tragkraft sicher trennt. Die Reibung und die Betriebstemperatur an den Gleitflächen werden verringert.
  • Rückführnuten leiten die Schmierflüssigkeit zur Produktseite zurück
Die rechteckigen Zuführnuten haben direkten Kontakt zur abzudichtenden Prozessflüssigkeit. Dadurch kann die Flüssigkeit tief in den Dichtspalt eindringen. Durch die Drehbewegung wird die Flüssigkeit in tangentialer Richtung in den Dichtspalt eingeschleppt. An der Begrenzung der Zuführnut entsteht ein starker hydrodynamischer Druck, wodurch der Gleitring vom Gegenring abhebt. Bereits bei niedrigen Geschwindigkeiten entsteht ein tragfähiger Schmierfilm. Die Nuten haben eine Tiefe von nur wenigen µm. Durch die Rückführnuten wird ein großer Teil der in den Dichtspalt eingedrungen Flüssigkeit in den Prozessraum zurückgefördert. Im Gegensatz zu konventionellen Schmiernuten entsteht deshalb durch die LaserFace-Bemusterung auch keine relevante Leckage.
Zusammengefasst sind die besonderen Vorteile für den Betreiber:
  • Zuverlässiger Schmierfilm auch bei schlecht schmierenden und flüchtigen Medien
  • Erhebliche Verlängerung der Standzeiten
  • Deutliche Verminderung der Reibleistung
  • Auf Kühlung kann in vielen Fällen verzichtet werden
  • Signifikante Einsparungen bei den Betriebskosten
Online-Info www.cav.de/0710446
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