Die Entwicklung der Gleitringdichtung

Zuletzt geändert am 13.09.2010 um 17:36

Die Stopfbuchspackung kommt heute nur noch selten zum Einsatz, da die Umweltauflagen und Sicherheitsbestimmungen dieses oft nicht mehr zulassen. In der Wasser- und Abwassertechnik, sowie in einigen anderen Bereichen trifft man sie aber immer noch an, vereinzelt auch noch in der Chemischen Industrie. Auf Grund der oben erwähnten Umweltauflagen und Sicherheitsbestimmungen, aber auch wegen den immer höher werden Drücken und Temperaturen die in heutigen Anlagen zum Tragen kommen, war man gezwungen ein neues Dichtungsprinzip zu entwickeln um den stetig wachsenden Anforderungen gerecht zu werden.

Diese Abdichtung sollte so konstruiert sein, das sie auch unter hohem Druck Medien die heiß, ätzend, basisch, explosiv, leicht flüchtig sowie leicht bis stark verunreinigt sind, so abzudichten, das keine oder nur eine sehr minimale Leckage entsteht. Daraus entstand das, was wir heute eine Gleitringdichtung nennen. Im nächsten Abschnitt wird die Entwicklung der Gleitringdichtung ein wenig näher beschrieben. Vor allem auf Probleme und deren Lösung wird hier besonders eingegangen.

• Anforderung an eine Gleitringdichtung
  
  Die Aufgabe einer Wellendichtung (insbesondere einer Gleitringdichtung) besteht darin, die Stelle, an der die rotierende Welle aus dem feststehenden Pumpengehäuse herausgeführt wird, abzudichten.
  
  Die Wellendichtung muß also:

• den Austritt der unter Druck stehenden Förderflüssigkeit in die Umgebung weitestgehend verhindern

• den Eintritt der Umgebungsluft in das Pumpengehäuse verhindern, wenn an der Wellendichtung ein Unterdruck herrscht (z.B. bei Saugbetrieb)

Daraus wird ersichtlich, dass der Wellendichtung eine wichtige Funktion für die Betriebssicherheit der Pumpe zukommt. Um ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, wie eine Gleitringdichtung aufgebaut ist und welche Probleme bei der Konstruktion gelöst werden mussten, veranschaulichen die nächsten Abbildungen schrittweise die Entwicklung der Gleitringdichtung.

 

 

Die Ausgangssituation:

 

Die aus dem feststehenden Pumpengehäuse heraufgeführte, rotierende Welle, soll so abgedichtet werden, dass keine, bzw. nur eine sehr minimale Leckage entsteht. Dabei soll nach Möglichkeit verhindert werden, dass keine Wellenriefelung, wie es bei der Stopfbuchspackung der Fall ist, entsteht.

 

 

Schritt 1:

 

Die wohl einfachste, jedoch praktisch gesehen nicht umsetzbare Bauweise einer GLRD ist die, auf der Welle eine Stufe anzubringen, auf deren Stirnseite eine sehr plane, geschliffene bzw. geläppte Fläche angebracht wird. An dem feststehenden Pumpengehäuse wird ebenfalls eine solch bearbeitete Fläche angebracht. Gesetz den Fall, das beide Flächen plan- parallel, also rechtwinklig zueinander stehen und keine axialen sowie radialen Verschiebungen der Welle stattfinden (was in der Praxis aber nie der Fall ist), könnte so eine erste, einfache Abdichtung erfolgen. Die beiden aneinander liegenden Flächen müssen dabei so beschaffen sein, das sie sich nicht abnutzen, da ansonsten der entstehende Spalt zwischen den beiden Flächen zu einer Leckage führen würde.

 

 

Schritt 2:

 

Die unter Schritt 1 aufgeführte Konstruktion erfordert eine solche Präzision, dass auch diese praktisch gesehen nicht umsetzbar ist. Es muß also eine Möglichkeit geschaffen werden, die aneinander liegenden Flächen so flexibel anzuordnen, dass sie sich radialen als auch axialen Verschiebungen anpassen können. Außerdem müssen sich die Flächen nachstellen können, um zu verhindern dass bei Abnutzung ein Spalt entsteht, der zu einer Leckage führt. Ein weiterer Punkt ist, dass bei einem Verschleiß der Flächen die Welle, als auch das Pumpengehäuse ausgetauscht werden müssen.

Der nächste logische Schritt wäre demnach, die beiden Flächen auf separaten Bauteilen anzubringen, die bei Verschleiß ausgetauscht werden können. Diese Bauteile werden als Gleit- bzw. Gegenring bezeichnet, wobei der Gleitring mit der Welle rotiert und der Gegenring als stationäre Einheit im Gehäuse befestigt wird. Um die axialen und radialen Wellenbewegungen auszugleichen, werden Gleit- und Gegenring auf einem flexiblen Material gelagert, welches Gleichzeitig als Nebendichtung fungiert. Diese Nebendichtungen (Elastomere) müssten aber auch größere Wellenbewegungen ausgleichen können, was in der Praxis wiederum zu Problemen führt.

 

 

Schritt 3:

 

Der nächste Schritt stellt, vereinfacht dargestellt, eine Gleitringdichtung in dynamischer Bauweise dar, wie sie auch heute vielfach zum Einsatz kommt.
Dabei wird der rotierende Gleitring mittels einer oder mehreren am Umfang verteilten Federn auf den stationären Gegenring gedrückt. Der Vorteil dieser Bauweise ist der, dass die axialen und radialen Wellenbewegungen hervorragend durch die Feder kompensiert werden können. Des Weiteren bewirkt die Feder ein automatisches Nachjustieren, der im laufe der Zeit verschleißenden Gleitflächen. Somit ist eine Spaltbildung und damit eine Leckage ausgeschlossen. Als Nebendichtungen (Elastomere) dienen O-Ringe die ein abdichten zwischen Gleitring und Welle, sowie Gegenring und Pumpengehäuse gewährleisten.

 

 

Schritt 4:

 

Diese Bauweise wird auch als stationäre Bauweise bezeichnet, da sie im Gegensatz zur dynamischen Bauweise über einen rotierenden Gegenring und einem stationären Gleitring verfügt. Der wesentliche Vorteil gegenüber der in Schritt 3 aufgeführten Bauweise ist, das der O-Ring zwischen Welle und Gleitring nicht auf der Welle arbeitet und sie so beschädigt und das die Federn nicht mit der Förderflüssigkeit in Berührung kommen.

In den Kapiteln über die "dynamische GLRD" und "stationäre GLRD" werden die Unterschiede nochmals ausführlich beschrieben.