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Hochgeschwindigkeitsdichtung

Hochgeschwindigkeitsdichtung GLRD mit einer Gleitgeschwindigkeit größer 25 m/s, wie sie beispielsweise bei schnellaufenden Pumpen, Verdichtern und Gasturbinen gegeben ist. Typische Kennzeichen dieser GLRD sind die stationäre Befederung, der rotierende Gegenring und eine optimierte Kühlflüssigkeitsführung. Bei der konstruktiven Gestaltung der GLRD sind folgende Faktoren zu beachten:

 

 


 Typische Beispiele für doppeltwirkende Hochgeschwindigkeitsdichtungen

  • Befederung: Zur Erzielung einer ausreichenden Knicksicherheit werden ab ca. 25 m/s stationär angeordnete Federn eingesetzt. Im Übergangsbereich bis ca. 35 m/s kann eine umlaufende Gruppenbefederung mit Federführung zur Anwendung kommen.
  • Leistungsaufnahme: Die gesamte Leistungsaufnahme der GLRD addiert sich aus der mit der Drehzahl n linear steigenden Reibleistung und den mit n2,8 steigenden

Wirbelverlusten (aus der Flüssigkeitsreibung zwischen den rotierenden Teilen der GLRD und dem Dichtungsgehäuse), die ab ca. 30 m/s Gleitgeschwindigkeit spürbar an Einfluß gewinnen. Hieraus leitet sich die Notwendigkeit ab, den größten Durchmesser derartiger Dichtungen zu minimieren, hoch-verschleißfeste Gleitwerkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit (vorzugsweise Siliziumkarbid/ Wolframkarbid im Anlauf gegen antimonimprägnierten Kohlegrafit) zu wählen und für eine intensive Kühlung der Dichtung zu sorgen.

  • Kühlflüssigkeitsführung: Aufgrund der temperaturabhängigen Dichteunterschiede kann es um die rotierenden Dichtungsteile zu einer Behinderung der Wärmeableitung in der Form kommen, daß der Austausch der Kühlflüssigkeit direkt am Dichtspalt eingeschränkt wird. Eine geeignete Zwangsführung des Kühlmediums (Einsatz von Leitapparaturen) ist vorteilhaft. Die Kühlflüssigkeitselbstsoll eine möglichst niedrige Viskosität und ein geringes Gaslösungsvermögen aufweisen, da am Dichtspalt durch die gegebene Temperaturerhöhung bei gleichzeitiger Druckabsenkung frei werdende Gasanteile durch Gasringbildung wiederum die Wärmeableitung behindern können. Bei Ölen sind die eingesetzten Additive von Bedeutung, die durch Ausscheidung auf den Gleitflächen Spalterweiterungen und dadurch erhöhte Leckagen auslösen können. Grundsätzlich sind Kühlflüssigkeiten zu bevorzugen, die möglichst rückstandsfrei verdampfen.
  • Laufgenauigkeit, Schwingungsreduzierung: Die für schnellaufende Maschinen üblicherweise geforderten hohen Wuchtgüten zwingen zu einer Einengung der Fertigungsund Lauftoleranzen. Die rotierenden Massen sind möglichst klein zu halten, wie auch die Notwendigkeit der Wuchtung der Dichtung in Absprache mit dem Maschinenhersteller zu prüfen ist.

Die Hauptgefahren für Hochgeschwindigkeitsdichtungen liegen im Auftreten von Wärmespannungsrissen auf den meist karbidischen Gleitringen, unzulässigen thermischen Verwerfungen der Gleitringe selbst, der Überschreitung druckabhängiger Siedepunkte im Gleitflächenbereich mit folgendem Trockenlauf wie auch der Bildung von Ablagerungen auf den Gleitflächen mit folgender unzulässiger Leckageerhöhung.