Gleitringdichtung

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Gleitringdichtung; die beiden Ringe d und a müssen möglichst plan sein
Schnitt durch eine drehrichtungsunabhängige, einfachwirkende Gleitringdichtung.
1) Gewindestift
2) O-Ring (Sekundärdichtung)
3) Spannstift als Verdrehsicherung für den Gleitring (4)
4) Gleitring
5) Gegenring
6) O-Ring (Sekundärdichtung)
7) Gehäusewand (nur angedeutet)
8) Spannstift als Verdrehsicherung für den Gegenring (5)
9) Welle/Achse
10) Federn

Gleitringdichtungen oder auch sogenannte dynamische Dichtungen übernehmen die Abdichtung rotierender Wellen gegenüber einer Wand, z. B. eines Maschinengehäuses. Hauptkomponenten sind zwei aufeinander gleitende Bauteile, der befederte Gleitring (im oberen Bild Position a) und ein Gegenring. Einer der beiden Ringe sitzt starr im stationären Gehäuse (Stator) (im oberen Bild Position d), der andere ist mithilfe von Verdrehsicherungsstiften auf der rotierenden Welle befestigt (Rotor). Die Flächen zwischen diesen beiden Teilen sind - abhängig von der Art der Gleitringdichtung – zumeist plan und bestehen in der Regel aus Kohlenstoff-Graphitwerkstoffen, Metall, Keramik, Kunststoff oder kunstharzgebundenem Kohlenstoff.

Einteilung[Bearbeiten]

Zwei Gruppen an dynamischen Dichtungen lassen sich unterscheiden: axiale und radiale. Als axiale Dichtung gilt die Gleitringdichtung, wobei Sonderformen die Speisekopfdichtungen (Dampfkopfdichtungen) und Kugelhahndichtungen darstellen. Die radialen Dichtungen lassen sich in Spaltdichtungen (Ausführungen mit mehrteiligen Ringen, Panzerkohleringen, Labyrinthdichtung) und Berührungsdichtungen (Radialwellendichtringe) unterteilen.

Aufbau[Bearbeiten]

Die einander gegenüberliegenden axialen oder radialen Dichtungsflächen rotieren relativ zueinander und bilden einen primären Dichtspalt. Zwischen den Dichtflächen erzeugt das umgebende Medium je nach Aggregatzustand einen flüssigen oder gasförmigen Schmierfilm. Die Abdichtung der Gleitringdichtungsteile gegenüber Welle bzw. Gehäuse erfolgt in der Regel mit Nebendichtungen in Form von zusätzlichen O-Ringen oder Manschetten. Insofern bestehen Gleitringdichtungen im Prinzip aus fünf Bauteilen: dem Gleitring, dem Gegenring, der Befederung sowie je einer Nebendichtung. Je nach Bauart der Dichtungen kann sich die Anzahl der Bauteile reduzieren oder auch deutlich erhöhen.

Gleitring und Gegenring werden als Gegenlaufpaare bezeichnet. Die optimale Auswahl der Werkstoffe für diese Paarung hängt in erster Linie von der Art der abzudichtenden Medien, der Rotationsgeschwindigkeit sowie der Einsatztemperatur ab. Bei den Gleitringdichtungen spricht man von so genannten hart-hart- oder hart-weich-Paarungen. Dabei ist mit Hart-Weich-Paarung eine Kombination von Gleitteilen bezeichnet, in der einer der Gleitpartner deutlich weicher ist als der andere, dadurch leichter verschleißt, aber auch bessere Notlaufeigenschaften bei ungünstigen Schmierungsverhältnissen aufweist. Eine typische Kombination ist ein Kohlering gegen einen Ring aus Siliziumcarbid. Bei Hart-Hart-Paarungen sind beide Gleitringe aus hartem und verschleißfestem Material. Diese Paarung wird vor allem bei abrasiven Produkten eingesetzt, hat aber schlechtere Notlaufeigenschaften. Für die Dichtheit und den Verschleiß sind neben der Materialpaarung vor allem auch die absolut plane Ausführung der Gleitflächen sowie die Rautiefe von entscheidender Bedeutung. Sie werden daher in der Regel geläppt, poliert und evtl. mit einem Superfinish versehen.

Die Auswahl der geeigneten Werkstoffpaarungen sollte in direkter Zusammenarbeit und sorgfältiger Beratung mit dem Hersteller der Gleitringdichtungen bzw. der Komponentenhersteller erfolgen. Hauptanwendungsgebiete für Gleitringdichtungen sind unter anderem Pumpen für Brauchwasser, Speisewasser, Autokühler oder Klimaanlagen, Rührwerke für Nass- und Trockenlauf, Zentrifugen oder Wasserturbinen. Heute sind Gleitringdichtungen für Wellendurchmesser von ca. 5 bis 630 mm, Drücke von ca. 0,01 bis 450 bar, Temperaturen von ca. -200 bis +450 °C und Gleitgeschwindigkeiten von bis zu ca. 150 m/s erhältlich.

Werkstoffe für Gleitringe[Bearbeiten]

Als Gleitring oder Gegenring kommen eine Reihe unterschiedlicher Werkstoffe in Frage, die sich in 4 Hauptgruppen unterteilen lassen:

  • Kohlenstoff
Kohlenstoff-Graphit - kunstharz- oder antimonimprägniert, Elektrographit, kunstharzgebundener Kohlenstoff
  • Keramische Materialien
Siliziumcarbid, Aluminiumoxid, Wolframcarbid
  • Metallische Werkstoffe
Edelstahl, Chromguss, Sonderwerkstoffe
  • Kunststoff
PTFE

Verschleiß der Gleitringe[Bearbeiten]

Seit Hydrazin als Korrosionsinhibitor wegen seiner Gesundheitsgefährdung verboten wurde, treten bei den Gleitringdichtungen von Kesselspeisepumpen vorher nicht gekannte Korrosionserscheinungen auf. Als Grund hat sich die Elektrokorrosion herausgestellt, weil die Relativbewegung zwischen Gleit- und Gegenring zu statischen Aufladungen führt, die durch die sehr niedrige Leitfähigkeit des Kesselwassers von unter einem Mikro-Siemens pro cm [μS/cm] im Unterschied zu früher nicht mehr abgeleitet werden. Innerhalb kurzer Betriebszeiten, teilweise weniger hundert Betriebsstunden, fingerkuppengroße Stücke aus dem Gleit- und/oder dem Gegenring herausbrechen und zu rapidem Anstieg des Leckstroms führen, was einerseits wegen der Wirkungsgradeinbuße, andererseits wegen der nicht mehr gewährleisteten Betriebszuverlässig inakzeptabel ist und zu einem Reparaturstillstand mit den damit verbundenen und leider bestens bekannten hohen Kosten führt, hauptsächlich wegen des Produktionsausfalls. Zur Lösung dieses Problems wird z.B. mit welligen Oberflächenprofilierung des Gleitflächen gearbeitet oder die Gleitflächen mit kristallinem naturidentischem, jedoch künstlich hergestelltem Diamant beschichtet. Nach 26.680h in einem Dauerversuch mit diamantbeschichteten Gleitringen am Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der Technischen Universität Graz wurde gezeigt, das ein ausgezeichnete Zustand mit nahezu keinen Korrosionsbilder der Gleitringdichtung nach so langer Betriebszeit vorliegt.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]