Schaubild eines einfachen Hydraulik- Systems (Bild: Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Mechantronik, Hochschule für angewandte Wissenschaften München)
31.10.2017 Dichtverhalten von Gleitringdichtungen
Auswirkungen von drehzahlgeregelten Pumpenantrieben
Kein Industriezweig kommt heute in der mechanischen und chemischen Verfahrenstechnik für die Abdichtung der Wellen von Maschinen ohne Gleitringdichtungen aus – egal ob Öl- und Gasindustrie, Chemie, Pharma, Getränke und Lebensmittel, Kraftwerke, Wasserver- und Wasserentsorgung, Papierherstellung und -verarbeitung und alle anderen. Ein Großteil der Anwendungen konzentriert sich auf Pumpen unterschiedlichster Bauart (Bild 1).
Pumpen erzeugen grundsätzlich Volumenströme zum Transport von Fluiden und damit Druck zur Überwindung von Rohrleitungs- und Systemwiderständen oder Druck für mechanische und chemische verfahrenstechnische Prozesse. Der Antrieb der bestehenden Population der Pumpen erfolgt heute in den überwiegenden Fällen mit Drehstromasynchronmotoren mit fester Drehzahl. Ein typischer Technologietrend bei Neuinstallationen liegt in der Integration von Mechatronik in Form von Mess- und Regelungstechnik wie z.B. drehzahlgeregelten Antrieben zur Leistungssteuerung und Energieeinsparung. Ziel der Regelung ist dabei, die Maschine immer im Punkt optimalen Wirkungsgrads zu betreiben auch bei Schwankungen des Systemwiderstands und damit verbundener Änderung der Anlagenkennlinie.
Analysen zur Wirtschaftlichkeit zeigen, dass die Verwendung von drehzahlgeregelten Antrieben über Frequenzumrichter aufgrund ihres geringen Beschaffungspreises typische Amortisationszeiten teilweise von unter einem Jahr haben. Darüber hinaus führen diese zu einer verbesserten Zuverlässigkeit durch Schutz vor Überlastung und Vermeidung von Kavitation der Anlagen. Die Gleitringdichtung dichtet den Wellendurchtritt zur Übertagung der Antriebsleistung durch das Gehäuse hindurch nach (Bild 2) in den Prozessraum hinein ab. In der Prozesstechnik – speziell in API (American Petroleum Institute) –Anwendungen) werden häufig entlastete Dichtungen angewendet. Der Druck im Stopfbuchsraum liegt typischerweise bei ca. Saugdruck (bzw. Zulaufdruck) der Maschine plus 1/3 der Förderhöhe. Im regulären Betrieb ändert sich von Zeit zu Zeit durch die Verschiebung des Betriebspunktes der Anlage und damit auch derjenige auf der Kennlinie der Pumpe und dadurch auch der Betriebsdruck an der Dichtung. Die Druckvarianz ist allerdings nicht groß. Drehzahlschwankungen haben einen erheblich größeren direkten Einfluss auf die Gleitringdichtung.
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