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Jul 03, 2023

Rotationsdichtungen für abrasive, korrosive Anwendungen

Die Prozessindustrie ist auf die zuverlässige Leistung zahlreicher Pumpen angewiesen, um die Anlagenproduktivität aufrechtzuerhalten. Dazu müssen diese Pumpen ordnungsgemäß abgedichtet sein, um Lecks und eine Kontamination der Prozessflüssigkeiten zu verhindern.

Die Prozessindustrie ist auf die zuverlässige Leistung zahlreicher Pumpen angewiesen, um die Anlagenproduktivität aufrechtzuerhalten. Dazu müssen diese Pumpen ordnungsgemäß abgedichtet sein, um Lecks und eine Kontamination der Prozessflüssigkeiten zu verhindern. Sie müssen außerdem in der Lage sein, Systemstörungen zu bewältigen, unter häufig rauen Bedingungen zu funktionieren, einfach zu installieren sein und während ihrer Nutzungsdauer niedrige Betriebskosten bieten.

Die beiden gebräuchlichsten Mittel zur Abdichtung von Pumpen sind Gleitringdichtungen und Kompressionspackungen. Leider ist keine dieser beliebten Lösungen in der Lage, alle diese Anforderungen zu erfüllen. Gleitringdichtungen bieten eine ausreichende Leistung, sind jedoch anfällig für Undichtigkeiten, versteckte Kosten und plötzliche Ausfälle ohne vorherige Ankündigung. Darüber hinaus können sie nicht repariert werden, wenn sie ausfallen. Aufgrund dieser Anfälligkeit für plötzliche, unerwartete Ausfälle lagern viele Anlagen Ersatzpumpen, um Betriebsunterbrechungen zu minimieren.

Gleitringdichtungen werden durch eine Reihe von Faktoren beeinträchtigt, darunter Wellenschlag, Vibration, abrasive und viskose Medien, Kavitation und Lufteinschluss. Ohne Korrektur kann jeder dieser Faktoren zum Ausfall von Gleitringdichtungen führen. Ein übermäßiger Wellenschlag erfordert eine Neuausrichtung oder einen Lageraustausch, was beides kostspielig ist. Kompensatoren können zur Schwingungsdämpfung eingebaut werden, sind aber ebenfalls teuer und arbeitsintensiv.

Für Pumpen im abrasiven Einsatz werden häufig doppelte Gleitringdichtungen eingesetzt, deren Ausfall jedoch durch das Eindringen von Prozessmedien verursacht werden kann. Sie sollten nicht in Anwendungen mit viskosen Medien verwendet werden und werden auch nicht für den Einsatz in Pumpen empfohlen, die interner Kavitation ausgesetzt sind. Um Luft auszuschließen und eingeschlossene Luftblasen aus der Prozessflüssigkeit zu entfernen, müssen sowohl das Medium als auch das Spülwasser umgeleitet und die Stopfbuchse der Pumpe gespült werden.

Gleitringdichtungen, die gespült werden müssen, können Trockenheit oder Verunreinigungen durch Partikel, die ihre Flächen beschädigen können, nicht standhalten. Da die meisten Gleitringdichtungen einteilig sind, muss für deren Einbau die Pumpe außer Betrieb genommen und auseinandergenommen werden. Darüber hinaus erfordert der Einbau dieser komplexen Dichtungen häufig technische Unterstützung vor Ort durch den Hersteller.

Vor dem Aufkommen von Gleitringdichtungen war die Kompressionspackung die beliebteste Methode zum Abdichten von Pumpen. Es wird immer noch verwendet, weist jedoch wie Gleitringdichtungen eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere einen übermäßigen Wasserverbrauch. Interessanterweise scheinen einige Benutzer von Kompressionspackungen mehr daran interessiert zu sein, Lecks abzuleiten, als sie zu stoppen.

Bestimmte Arten von Packungssätzen müssen gespült werden, um eine Überhitzung zu vermeiden, und die Schnittstelle zwischen Packung und Welle muss geschmiert werden. Der Wasserverbrauch bei Verwendung dieser Sets kann bis zu sieben Gallonen pro Minute betragen und das Spülwasser muss aus der Prozessflüssigkeit entfernt und aufbereitet werden. Diese Entfernung und Behandlung erfordert kostspielige Ausrüstung und führt zu Produktivitätsverlusten. Wenn zur Schmierung Prozessflüssigkeit anstelle von Spülwasser verwendet wird, kann ein etwaiger Flüssigkeitsverlust in der Regel nicht ausgeglichen werden.

Die Dichtungsdynamik von Packungssätzen beinhaltet Kompression und radiale Ausdehnung, wodurch Reibung zwischen der Packung und der Pumpenwelle entsteht. Um den resultierenden Widerstand zu überwinden, kann der Stromverbrauch bis zu doppelt so hoch sein wie bei einer Pumpe mit ausgeglichener Gleitringdichtung. Darüber hinaus kann eine übermäßige radiale Ausdehnung zu einem Verschleiß der Welle führen, der einen Austausch oder den Einbau einer neuen Hülse erforderlich macht.

Ungeachtet dieser Einschränkungen sind Kompressionspackungssätze häufig Gleitringdichtungen vorzuziehen. Sie scheitern selten, ohne vorher Warnzeichen zu zeigen. Sie können angepasst werden, um Leckagen zu kontrollieren und Wellenschlag, Vibrationen, Abrieb, Kavitation und Spülwasserverlust besser standzuhalten als mechanische Dichtungen. Darüber hinaus sind sie einfach zu installieren und können im Gegensatz zu Gleitringdichtungen, die genau auf die Pumpenabmessungen zugeschnitten werden müssen, mit Standard-Spulenpackungen neu gepackt werden.

Ein rotierendes Wellendichtungssystem, das sowohl Gleitringdichtungen als auch Kompressionspackungssätze bei Anwendungen mit gespültem Schleifmittel übertrifft, benötigt kein Wasser zur Schmierung der Dichtungsoberflächen. Stattdessen bildet es eine Lagerbeziehung mit der Stirnfläche der Welle in der Dichtungskammer und schließt Prozessmedien aus der Stopfbuchse aus. Diese Radiallager-zu-Flächen-Konstruktion ist sowohl kostengünstiger als auch effektiver als herkömmliche Gleitringdichtungen und sorgt für einen kühlen, trockenen Betrieb bei minimaler Verdünnung des Mediums. Da diese Rotationsdichtungen nur die Hälfte des Stromverbrauchs von Packungssätzen benötigen, sind sie genauso energieeffizient wie ausgeglichene Gleitringdichtungen und verbrauchen 60-mal weniger Spülwasser als vergleichbare Kompressionspackungen.

Darüber hinaus können sie in einer Stunde installiert werden, verglichen mit zwei bis drei Stunden bei Gleitringdichtungen. Für die Installation sind keine speziellen Geräte oder Starteinstellungen erforderlich, und die Dichtungen können angepasst werden, um Leckagen bei laufender Pumpe zu kontrollieren.

Eine Chemiefabrik verwendete diese Dichtungen, um die Gleitringdichtungen in den ANSI-Pumpen in ihrem Solesystem zu ersetzen. Für 1.500 US-Dollar pro Stück hielten die bisher verwendeten doppelten Gleitringdichtungen aus Titan in den korrosiven Medien nur sechs Wochen, was das Werk allein für die Dichtungen mehr als 100.000 US-Dollar pro Jahr kostete. Zu einem Bruchteil der Kosten halten die Rotationsdichtungen bis zu dreimal so lange und sind kostengünstiger in der Installation als die durch sie ersetzten Gleitringdichtungen, was zu jährlichen Einsparungen von mehr als 100.000 US-Dollar führt. Der Umbau erhöhte auch die Anlagenverfügbarkeit und machte die Anlage sicherer.

Eine große Papierfabrik, die in ihren Kocherpumpen sowohl Kompressionspackungen als auch mechanische Dichtungen verwendet hatte, konnte durch den Einsatz dieser Dichtungen fast 17.000 US-Dollar pro Pumpe und Jahr einsparen. Die ätzende, abrasive Beschaffenheit der Medien führte zu chronischen Undichtigkeiten der Gleitringdichtungen und große Mengen Spülwasser mussten entfernt und aufbereitet werden. Die jährlichen Kosten für Spülwasser, dessen Entfernung und Aufbereitung beliefen sich auf mehr als 20.000 US-Dollar pro Pumpe. Die Rotationsdichtungen reduzierten den Wasserverbrauch der Mühle um 75 Prozent und verlängerten die Wartungsintervalle um das Dreifache.

Rotationsdichtungen werden mechanische Dichtungen und herkömmliche Kompressionspackungen in allen Prozessanwendungen niemals ersetzen, sie sind jedoch eine bessere Option in solchen, in denen Abrieb und korrosive Umgebungen auftreten.

Unter diesen Bedingungen bieten sie eine zuverlässigere und kostengünstigere Leistung bei weitaus geringerem Wartungsaufwand, Wasserverbrauch und dem Risiko eines katastrophalen Ausfalls.