Keine Angst vor Trockenlauf

Warum ist Trockenlauf schädlich für eine Pumpe? Das Fördermedium übernimmt für die Gleitringdichtung zwei wichtige Aufgaben. Zum einen führt es die entstehende Wärme ab, die durch Reibleistung der GLRD entsteht. Zum anderen sorgt das Fördermedium dafür, dass sich ein stabiler Schmierfilm aufbaut, der die Reibung zwischen den Gleitflächen minimiert und damit einen übermäßigen Temperaturaufbau verhindert. Fällt das Fördermedium aus, kommt es – je nach Werkstoffwahl der Gleitflächenpartner – bereits nach kürzester Zeit zu einem vollständigen Abriss des Schmierfilms. Die Gleitflächen erhitzen sich sehr rasch und schädigen die GLRD irreparabel. In ähnlicher Weise leiden die Lager. Übrigens ist auch der länger andauernde Betrieb gegen geschlossene Armaturen in der Druckleitung schädlich: Rasch erhitzt sich das Medium auf für Gleitringdichtungen bzw. Gleitlager kritische Temperaturen (Heißlauf).

Besonders gefährdet durch Trockenlauf ist eine Pumpe in der (Erst-) Anfahrphase. Um die Trockenlauftoleranz in dieser Phase zu erhöhen und gleichzeitig eine kostengünstige Alternative zu den gängigen DLC-Schichten (diamantähnliche Kohlenstoff, Diamond-Like-Carbon) anbieten zu können, hat ESK einen selbstschmierenden Graphitgleitlack (GFL, Graphite Film Lubricant) für Gleitringdichtungen und Lager entwickelt. Der Vorteil der Beschichtung besteht vor allem darin, dass sie sich leicht, und je nach Anforderung auf verschiedene Art und Weise applizieren lässt. Für die Umwelt ist die Beschichtung völlig unbedenklich. In zahlreichen praxisnahen Tests konnte nachgewiesen werden, dass der Graphitgleitlack die Dichtungspaarung auch einen längeren Trockenlauf im Erstbetrieb überstehen lässt. Die Ursache hierfür liegt in der deutlich verminderten Reibungszahl und der damit verbundenen niedrigen Reibungswärme.

Auch im laufenden Betrieb können jederzeit nicht geplante, kritische Betriebszustände (Kavitation, zu hoher Gasanteil im Medium, zu wenig Fördermedium) eintreten. Solche Betriebszustände sind in der Praxis nie vollständig vermeidbar und müssen durch das eingesetzte Material aufgefangen werden. Umso wichtiger ist es, möglichst verschleißfeste Gleitringdichtungen bzw. Gleitlager einzusetzen.

Die Wahl eines optimalen SSiC-Werkstoffs richtet sich neben den Anforderungen im Betrieb auch nach dem geförderten Medium. Die Spezialisten bei ESK suchen den idealen Werkstoff aus einer breiten Palette von EKasic-Materialien aus. Mit sieben SSiC-Spezialwerkstoffen ist für jeden Anspruch eine maßgeschneiderte Lösung erhältlich.

Ein typisches Beispiel aus der Praxis: Bei der Erschließung neuer Gas- und Öllagerstätten dringen die Betreiber in immer tiefere Regionen mit entsprechend höheren Temperaturen und Drücken vor. Zum Abpumpen des stark abrasiven und korrosiven Ölschlammgemisches aus dem Bohrloch bedarf es besonders widerstandsfähiger Hochleistungspumpen. In enger Zusammenarbeit mit dem Pumpenhersteller entwickelte ESK ein Lagersystem aus grobkörnigem EKasic C. Von Haus aus ist diese Keramik sehr beständig gegenüber Tribokorrosion und Abrasion. Durch die optimierte und keramikgerechte Gestaltung der Bauteile kann der Pumpenhersteller seinen Kunden eine Performancesteigerung mit längeren Standzeiten zusagen.

Neben der Widerstandsfähigkeit der Bauteile spielen auch Traglastverhalten und Energieverbrauch eine wesentliche Rolle bei der Werkstoffauswahl. Hier lohnt sich die Investition in leistungsfähigere Keramiken. So kann beispielsweise gegenüber dem Werkstoff EKasic C der Energieaufwand bei Einsatz der graphithaltigen Qualität EKasic G bis zu 50 % reduziert werden.

Ein weiteres Beispiel zur Lösung kundenspezifischer Anforderungen kommt aus der Schifffahrt: Die permanente Steigerung der Förderleistung von Tankentleerungspumpen auf Schiffen haben bei einem Kunden immer wieder zum Ausfall der Pumpen geführt. Höhere Förderleistungen ermöglichen kürzere Löschzeiten im Hafen, dies spart Kosten. Stillstandzeiten im Falle eines Pumpenausfalls verschlingen in kürzester Zeit alleine durch die Liegegebühren Unsummen. Nach der genauen Analyse der Lastbedingungen wurde als Lagerwerkstoff EKasic G ausgewählt. Letztendlich führte aber erst die Kombination von Werkstoff und Oberflächenveredelung zum gewünschten Erfolg. Um die hohen pv-Werte (Flächenbelastung bei definierter Gleitgeschwindigkeit) aufzunehmen wurden die Axiallager zusätzlich mit hydrodynamischen Stautaschen versehen. Mithilfe der Laserstrukturierung wurden gezielt Vertiefungen in die Oberflächen eingebracht.

Das schaffte winzige Schmierstoffreservoirs, reduzierte die Reibung und senkte den Verschleiß. Durch das Einbringen von intelligenten Strukturen wurde ein Lift zwischen den Gleitflächen erzeugt. Dieser sorgt auch bei hohen Axialdrücken für einen optimalen Gleitfilm. Seit dem Einsatz dieser Kombination laufen die Pumpen sicher und energieeffizient.

Online-Info www.cav.de/0709429