Die dynamische Bauweise einer Gleitringdichtung

Zuletzt geändert am 21.03.2011 um 16:43

 

 

Diese Abbildung stellt eine einfache Grundkonstruktion einer Gleitringdichtung in dynamischer Bauweise dar. Um eine ausreichende Bewegungsfreiheit der gegeneinander liegenden Dichtflächen zu schaffen, bedient man sich einer Feder. Diese Feder gleicht alle axialen und radialen Bewegungen, die bei einer Umdrehung entstehen bis zu einem gewissen Grad aus und drückt so die beiden Gleitflächen gleichmäßig gegeneinander.

Das Problem bei dieser Bauweise ist aber, dass der O-Ring, der zwischen der Welle und dem Gleitring liegt und so verhindert das Flüssigkeit in die Atmosphäre gelangt, die Bewegungen der Feder und damit des Gleitringes kompensieren muss. Er wird also pro Umdrehung zwei Mal seine Position auf der Welle wechseln. Dadurch wird der O-Ring stark belastet, welches sich auf die Haltbarkeit auswirkt. Des weiteren entsteht durch die Taumelbewegung des O-Ringes Riefen auf der Welle, die nach einiger Laufzeit zu einer Leckage führen. Dazu ein kleines Rechenbeispiel um das Problem der Taumelbewegung zu verdeutlichen:

 

Bei einer Pumpe, die mit 3000 Umdrehungen pro Minute und 24 Stunden Betrieb arbeitet, werden folgende axiale Bewegungen am O-Ring auftreten:

3000 UPM x 2 axiale Umdrehungen pro Umdrehung x 60 Min. pro Std. x 24 Std. pro Tag

ergibt : 8.640.000 axiale Taumelbewegungen pro Tag

 

Anhand dieser Zahl kann man sich ungefähr vorstellen, welchen Belastungen der O-Ring stand halten muß und welche Auswirkungen das auf die Welle hat. Des weiteren wird die Feder bzw. die Federelemente stark beansprucht.

Es mussten noch einige Probleme beseitigt werden, um die Lebensdauer einer GLRD zu erhöhen. Eine Lösung war der Einsatz von Wellenschutzhülsen, die schon zu Zeiten der Stopfbuchspackung verwendet wurden. Das hat den entscheidenden Vorteil, dass die Wellenriefelung nicht mehr auf der Welle stattfindet, sondern auf der Wellenschutzhülse. Dadurch war gewährleistet, dass die Welle eine längere Lebensdauer erhielt und man nur noch die weitaus günstigere Wellenschutzhülse austauschen musste.

Jedoch war das Problem der Wellenriefelung damit nicht aus der Welt, sondern wurde nur auf ein anderes Bauteil, wie schon zuvor bei der Stopfbuchspackung, verlagert. Die Lebensdauer hat sich also in keinster Weise erhöht. Deshalb ging man hin und "panzerte" den Bereich der Wellenschutzhülse, in dem der O-Ring sich befand, auf, um der Wellenriefelung entgegen zu wirken. Unter Aufpanzern versteht man, dass ein harter Werkstoff, in der Regel Silizum- oder Wolframkarbit, in einem speziellen Verfahren auf die Wellenschutzhülse aufgespritzt, danach geschliffen und poliert wird. Diese Art der Konstruktion ist auch heute noch stark verbreitet, um nicht zu sagen zum Standard geworden.

Das nächste Problem war der O-Ring selbst. Es musste ein Material gefunden werden, was dieser enormen Beanspruchung standhielt. Heute hat man eine ganze Reihe an Materialien die gute bis sehr gute Eigenschaften liefern, jedoch ist die Beanspruchung, die auf einem O-Ring lastet, immer noch hoch. Außerdem bleibt dieser O-Ring bei feststoffhaltigen Medien früher oder später, bedingt durch seine axialen Bewegungen, an den Feststoffteilchen hängen, reibt sich auf und die GLRD fällt aus.

Einzelfedern oder Federelemente wurden immer aus rostfreiem Edelstahl hergestellt und geliefert. Rostfreier Stahl wird aber durch Chlorspannungskorrosion angegriffen und geschwächt, was teilweise sogar zum Bruch führen kann. Auch bei geringfügiger interkristalliner Korrosion, hervorgerufen auch durch geringste Mengen von Chlor oder Chloridteilchen (überall gegenwärtig), wird die Feder frühzeitig Hysterie-Erscheinungen haben, die zum Ausfall der Dichtung führen.

Das generell größte Problem liegt darin, dass man diese Ausfallursache überhaupt nicht erkennen kann und sogar oftmals die Ursache eines Ausfalls- die Feder – aus Sparsamkeitsgründen wieder mit neuen Flächenteilen in sein Aggregat einbaut. Die Standzeiten werden immer kürzer.

Aus diesem sollten nur noch Einzelfedern oder Federelemente aus Hasteloy-C verwendet werden. Bei diesem Material entsteht, im Gegensatz zum rostfeien Edelstahl nämlich keine Chlorspannungskorrosion.

Um dem oben aufgeführten Problemen entgegenzuwirken, wurde die statische Gleitringdichtung entwickelt.