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 |
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- 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. |