Minimierte Leckage

Schnitt durch einen Kolbenkompressor mit Verdichtungsraum (A), 1. Zwischenstück (B), 2. Zwischenstück (C), Antriebseinheit (D), Kolbenstangendichtung (E), Zwischendichtung (F) und Ölabstreifdichtung (G) (Bild: STASSKOL GmbH)

31.10.2017 Minimierte Leckage

Neues Ölabstreifdichtungs-Konzept

von Dr. Marc Langela (Stasskol GmbH)

Kolbenkompressoren haben einen Kolben zum Verdichten des Prozessgases. Dieser wird durch eine Kolbenstange bewegt, die über den Kreuzkopf mit dem Antrieb verbunden ist. Die Schmierung der beweglichen Teile im Antriebsaggregat erfolgt durch eine große Menge an Öl um Reibungsverschleiß bei in Kontakt stehenden Maschinenbauteilen zu verhindern bzw. zu minimieren. Speziell bei trocken laufenden Anwendungen kann das Schmieröl enorme Probleme bezüglich der Standzeit verursachen, wenn es vom Kreuzkopf in die Kolbenstangendichtung des Kompressors und damit in den Prozess gelangt.

Die „Mischreibung“ erhöht den Verschleiß der Dichtelemente signifikant und führt dadurch zu einer reduzierten Laufzeit der Innenteile einer Kolbenstangendichtung. Um eine Kontamination der Dichtung durch einen Öleintrag zu verhindern, werden Ölabstreifer eingesetzt, deren Effizienz jedoch gerade bei schnelllaufenden Maschinen oder hohen Druckpulsationen oftmals nicht ausreicht. Für diese anspruchsvollen Anwendungen wurde ein neuartiges Konzept einer Ölabstreifdichtung entworfen, die durch ihre schmalen Abstreifkanten eine hervorragende Abstreifeffizienz besitzt. Durch ihr besonderes Design wird zudem eine hohe Dichtheit erzielt. Zwei Abstreifringe werden zu einem Abstreifer kombiniert, sodass sich die Spiele der beiden Abstreifringe gegenseitig überlappen, was die Dichteffizienz auch unter Extrembedingungen sicherstellt.

Kolbenkompressoren  werden häufig in trocken laufenden Anwendungen eingesetzt, bei denen weder die Dichtelemente der Kolbenstangendichtung noch die Kolben- und Führungsringe eine Schmierung durch Öl erfahren. Die Verschleißfestigkeit der Dichtelemente wird bei diesen Anwendungen durch den Zusatz von Füll- und Schmierstoffen zum Matrixmaterial erzielt, welches üblicherweise aus PTFE besteht. Bei diesen Anwendungen kann jeder Tropfen Öl im Prozessgas ein enormes Problem verursachen, vor allem wenn es sich um Gase handelt, welche nach dem Verdichten in katalytischen Prozessen (z.B. Polymerisation von Ethylen) umgesetzt werden. In Kolbenkompressoren wird die rotierende Bewegung der Kurbelwelle mittels Pleuel und Kreuzkopf in eine lineare Bewegung von Kolbenstange und Kolben umgewandelt. Alle in der Antriebseinheit befindlichen Bauteile müssen ausreichend mit Schmieröl versorgt werden, um die maximale Standfestigkeit des Verdichters gewährleisten zu können (Bild 1). Dieses Schmieröl darf nicht in die Kolbenstangendichtung oder in den Zylinder gelangen. Um das aus dem Kurbelraum stammende Schmieröl von den Kolbenstangenpackungen und dem Verdichtungsraum fern zu halten werden Ölabstreifdichtungen (Position G in Bild 1) verwendet. Diese Ölabstreifdichtungen existieren in zahlreichen Varianten verschiedener Materialien und Schnittformen. Die Wirkweise von Standardölabstreifdichtungen wird im nächsten Abschnitt erläutert.