15.11.2018 Berührungslose Dichtungen optimieren

Geometrien und Strömungsbedingungen innerhalb des Dichtspaltes sind zentrale Einflussgrößen

von Dipl.-Ing. (FH) Klaus Hoffmann (Klaus Hoffmann)

Je homogener die Strömung des Dichtmediums ist, desto besser ist bei berührungslosen Dichtungen die Dichtwirkung innerhalb des Dichtspaltes.  Die englischsprachige Abhandlung beschäftigt sich mit verschiedenen Ansätzen und Sichtweisen zur Optimierung. Sie soll so zur Diskussion anregen und zur Weiterentwicklung der Technik beitragen.

Es gibt verschiedene Wege, die Geometrien und Strömungsbedingungen innerhalb von berührungslosen Dichtungen, die mit einem flüssigen Medium betrieben werden, zu optimieren. Zu den wichtigsten Einflussgrößen zählen die Geometrie der Nachspeiseleitungen, die das Dichtmedium zum Dichtspalt leiteten, und die Abmessungen des Dichtspaltes selbst. Neben den Abmessungen ist der Strom des Dichtmediums und dessen Ausbildung ein weiterer entscheidender Faktor. Zudem wird die Strömung des Dichtmediums im Dichtspalt in Richtung des abzudichtenden Mediums (longitudinal) ebenso von der Relativbewegung zwischen der Welle und dem Gehäuse beeinflusst. Es wird deutlich, dass verschiedene Strömungseffekte, und insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit, einen entscheidenden Einfluss auf die Homogenität der Strömung und somit auf die Dichtwirkung haben. Durch die Beschreibung der Strömungsbedingungen innerhalb des Dichtspaltes werden weitere grundsätzliche Zusammenhänge bezüglich der Optimierung, insbesondere des Dichtspaltes, abgeleitet.

Es kann grundsätzlich gesagt werden, dass je homogener die Strömung des Dichtmediums ist, desto besser auch die Dichtwirkung innerhalb des Dichtspaltes ist.  Die Argumentation basiert auf fundamentalen Gleichungen. Somit können allgemeine Aussagen und Hinweise für die Gestaltung von berührungslosen Dichtungen abgeleitet werden. Die Abhandlung ist auf vertikal installierte Dichtungskonfigurationen fokussiert und beinhaltet Aussagen zur Minimierung des notwendigen Stroms des Dichtmediums. Teil 1 der Abhandlung beschäftigt sich primär mit dem Druckverlust innerhalb des Dichtspaltes. Teil 2 beschreibt die Strömungsbedingungen. Die Ansätze zur Beschreibung der notwendigen Strömungs-geschwindigkeit des Dichtmediums differieren in Abhängigkeit von der Verdünnung bzw. der Feststoffbeladung. Der erste Ansatz beschreibt die Bedingungen in Bezug auf einen einzelnen Festkörper.  Der zweite Ansatz erläutert die Strömungsbedingungen auf der Basis von Überlegungen, wie sie auch bei einer Wirbelschicht bzw. einem Festbett gemacht werden. Durch die Vielzahl von Einflussgrößen ist eine finale, d.h. auch eine vollumfängliche analytische Beschreibung aller Prozess prinzipiell eher nur ansatzweise möglich.