Rührwerkswellen zuverlässig ohne Ausgleichselemente abdichten

Neue patentierte Dichtung für die steigenden Anforderungen in der Prozessindustrie – hier eine Variante in Stahl-Ausführung für Rührbehälter nach DIN 28136 mit vierstufigem Dichtlippenaufbau und standardmäßigen Versorgungsanschlüssen (Bild: EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG)

30.10.2019 Rührwerkswellen zuverlässig ohne Ausgleichselemente abdichten

Trockenlaufende Dichtungen mit patentierter Kombination aus PTFE-Dichtlippe und Gleitlager

von Markus Stefan Schmidt (EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG)

Starke radiale Auslenkungen von Rührwerkswellen können auch ohne die in der Dichtungstechnik üblichen Ausgleichselemente zuverlässig abgedichtet werden. Eine neue trockenlaufende Lippendichtung (Bild 1) zeichnet sich durch ein patentiertes Design aus, das die Komponenten PTFE-Dichtlippe und Gleitlager in einem Bauteil kombiniert. Die Abdichtung erfolgt durch das Lippendichtelement, welches gegen die rotierende Welle gedrückt wird. Die Produktentwicklung markiert einen neuen starken Trend im Bereich PTFE-basierter Werkstoffe für die Abdichtung von Wellendurchtritten.

Trockenlaufende Rührwerksdichtungen haben den Vorteil, dass sie ohne Schmierung und ohne die hierfür erforderlichen Versorgungssysteme auskommen. Ihr Einsatz in Rührwerken, Mischern und Reaktoren, insbesondere wenn deren Wellen tarke radiale Bewegungen entwickeln, beansprucht die Dichtungssysteme allerdings enorm. Dies kann zu erhöhter Leckage führen. Herkömmliche Wellendichtringe können die Bewegungen ohne zusätzliche Kompensationselemente wie O-Ringe, Dehnscheiben oder Metallfaltenbälge i.d.R. nicht ausgleichen.

Für die Betreiber von Anlagen in der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie bedeuten die Kompensationselemente einen zusätzlichen Kostenfaktor. Zudem gibt es viele Anwendungen, für die ein kompaktes Dichtungsdesign von Vorteil ist und in denen Kompensationselemente schlicht mehr Bauhöhe beanspruchen – u.U. zu viel. Mit zunehmender Anzahl der Bauelemente erhöht sich außerdem das Risiko der Ausfallwahrscheinlichkeit.

Neu ist jetzt eine Technologie, die das Taumeln der Welle unmittelbar, effizient und sicher ausgleicht und dafür ohne Kompensationselemente auskommt. Zur Veranschaulichung: Die rotierende Welle verläuft durch zwei voneinander abzudichtende Räume. Dabei rotiert sie im Produktionsprozess um die eigene Achse. Auf dieser Welle wird eine austauschbare Wellenschutzhülse befestigt, auf deren Oberfläche die „schwimmenden“ Dichtlippen anliegen. Je nach Betriebserfordernis umfasst die Dichtungspatrone zwei, drei oder vier ringförmige Dichtelemente.

Das Besondere dieser Technologie ist die Kombination aus zwei Elementen – PTFEDichtlippe und Gleitlager – in einem Bauteil (Bild2). Das Gleitlager führt das komplette Dichtelement den Wellenbewegungen nach. Da Lippe und Gleitlager in einem Element sind, bleibt der Dichtspalt zwischen der rotierenden Welle und der Dichtlippe nahezu konstant und die Dichtung langfristig dicht.

Im Zentrum der Entwicklungsarbeit stand die Herausforderung, eine Dichtungslösung mit möglichst geringer Leckage zu entwerfen und gleichzeitig die Kontaktkraft der Lippe auf die Hülse zu minimieren. Verschleiß und Temperaturentwicklung sollen dadurch möglichst gering gehalten werden. Gemäß dieser Vorgabe wurde über das tribologische System die passende Werkstoffpaarung für Dichtlippe und Gegenlauffläche gefunden sowie die optimale Lippenkontur entwickelt.