Allgemeine Konstruktionsmerkmale

Den typischen Aufbau einer Rührwerksgleitringdichtung zeigt Abb. 5. Wichtige Konstruktionsmerkmale wie Patronendichtung, Drehmitnahme, Axialkraftabstützung, Spülung usw. haben bei verschiedenen Dichtungstypen in einem Baukastensystem ein breites Anwendungsgebiet.

Patronendichtung
Patronen- oder Cartridgedichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass alle für die Gleitringdichtungsfunktion maßgeblichen Bauteile außerhalb der Maschine vormontiert und geprüft werden können. Die Anschlüsse zur Welle bzw. zum Flansch erfolgen im allgemeinen mittels Wellenhülse und Gehäuse. Die Gleitringe selbst werden durch Sekundärdichtelemente zu diesen Teilen abgedichtet.

Die Vorteile dieser Bauform liegen in der schnellen Wiederherstellung der Maschinenfunktion im Wartungsfall sowie in der besseren und sichereren Montage außerhalb der Maschine.

Baukastensystem
Nach dem Prinzip eines Baukastens kann aus wenigen standardisierten Grundelementen eine variantenreiche Baureihe einer Gleitringdichtung konzipiert werden, die durch entsprechende Kombination der Komponenten eine denkbar einfache Anpassung an verschiedenste Anforderungsprofile erlaubt. Im Betrieb ermöglicht insbesondere die Standardisierung der Gleitringgeometrien und -werkstoffe einen umgehenden Ersatz dieser Verschleißteile und stellt damit die dauerhafte Funktion der Gleitringdichtung sicher. Dabei können auch baureihenübergreifend ganze Gleitringpaarungen austauschbar gestaltet werden, siehe Abb. 6. Die Gehäuseteile sind so ausgeführt, dass weitere Anbauteile, z.B. für eine integrierte Lagerung bzw. Wasserkühlung, direkt angebracht werden können. Eine Anpassung der Dichtung an verschiedenste produktseitige Beständigkeitsanforderungen wird durch wenige auswechselbare Standard-Kleinbauteile erreicht.

Gleitringdichtungen, gestaltet nach einem Baukastenprinzip, erfüllen damit Forderungen nach schneller Verfügbarkeit, Reduzierung von Ersatzteilbeständen und kostengünstigen Lösungen bei Sonderanwendungen.

Drehmitnahmen und Axialkraftabstützung
Das Reibmoment der Gleitringdichtung muss von der Maschinenwelle auf die rotierenden Gleitringe bzw. von den stehenden Gleitringen auf die anschließenden Gehäuseteile übertragen werden. Weiterhin sind die aus der Druckdifferenz auf die Wellenhülse resultierenden Kräfte abzustützen.

Der zweigeteilte Klemmring mit Kraftschluss zur Welle und Formschluss zu den drehenden Teilen der Dichtung sowie eine Schrumpfscheibe auf der Wellenhülse sind die am häufigsten verwendeten Bauteile. Schrumpfscheiben erfordern höhere Genauigkeiten an die Fertigungsteile sowie größere Einbauräume für die aufwendigere Montage. Formschlüssige Verbindungen mit der Welle ergeben oft unerwünschte Kerben.

Können die Axialschübe auf die Dichtungsbauteile, z.B. bei hohen Drücken und großen Durchmessern, nicht mehr reibschlüssig übertragen werden, so sind formschlüssige Abstützungen auf die nächste Wellenschulter bzw. eine Nabe oder Kupplung notwendig.

Spülung
Herrschen im Behälter schädliche Bedingungen für die Dichtung vor wie sehr hohe Temperaturen, Staubbelastung oder ein korrosives bzw. chemisch angreifendes Produkt, so wird zum Schutz der Gleitringdichtung auf der Produktseite der Dichtung eine Spülvorrichtung vorgesehen. Spülmedium, Spülmengen, und -zeiten sind auf die jeweiligen Verhältnisse anzupassen. Zweckmäßigerweise wird bei einer Druckbeaufschlagung der Dichtung der Referenzdruck innerhalb des gespülten Bereichs abgegriffen.

Werkstoffe
Als Gleitringwerkstoffe kommen aufgrund ihrer hohen Temperatur-, Korrosions- und Verschleißfestigkeit meist Edelkohlen und Keramiken zum Einsatz. Ein weiterer Vorteil dieser Werkstoffe ist die fehlende plastische Verformbarkeit.

Edelkohlen haben wegen der eingebundenen Graphitanteile Notlaufeigenschaften und eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Ihre Porösität bedingt eine Imprägnierung mit Kunststoffen oder Metallen. Aufgrund des relativ niedrigen E-Moduls sind Kohlegleitringe als weich einzustufen. Die Zusammensetzung der Edelkohlen ist abhängig vom Einsatzbereich. So werden beispielsweise spezielle Trockenlaufkohlen für ungeschmierte Anwendungen eingesetzt.

Gleitringe aus Silizium- und Wolframkarbid sowie Aluminiumoxyd sind hart und damit sehr formstabil. Siliziumkarbid hat wegen seiner Vielseitigkeit bei vertretbaren Kosten die größte Bedeutung erlangt.

Bei geringen Drücken sind Gleitringpaarungen aus zwei Kohlegleitringen einer hartweich Kombination ebenbürtig. Steigen die Verformungskräfte durch entsprechend höhere Druckbelastungen an, so kann bereits ein harter Ring die Gleitfläche formstabil halten; der weiche Kohlegleitring als Reibpartner bringt die Notlaufeigenschaften mit.

Für abrasive Stoffe sind Edelkohlen nicht geeignet. Paarungen aus zwei harten Gleitringen sind jedoch insbesondere bei Anwendungen im Mischreibungsgebiet in bezug auf die abzudichtende Druckdifferenz und die thermische Belastung begrenzt.