Schwimmringdichtungen richtig berechnen

Kohlering-dichtung in ND-Ausführung mit kontaktierenden Dichtringen und überlappten Stößen (Bild: STASSKOL GmbH)

31.10.2020 Schwimmringdichtungen richtig berechnen

Berührungslos arbeitende Dichtungen haben Vorteile

von Dr. Georg Flade (Stasskol GmbH), Christian Stöckel (Stasskol GmbH)

Schwimmringdichtungen werden zur Abdichtung von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt und weisen ein wesentlich günstigeres Leckageverhalten auf als die klassischen Drossel-Labyrinthdichtungen, welche im Turbomaschinenbau Verwendung finden [1] – vorausgesetzt, sie sind richtig ausgelegt.

Gegenüber anderen Dichtungsbauarten weisen Schwimmringdichtungen einige Vorteile auf. Es werden oft keine zusätzlichen Bauteile oder nur dünnwandige Wellenschutzhülsen auf der Welle montiert, was zusätzliche Wellenschwingungen minimiert. Weiterhin ist praktisch keine Reibleistung der Dichtung vorhanden. Es entstehen auch bei sehr hohen Drehzahlen keine thermischen Beanspruchungen durch Reibung und entsprechend ist auch die Energieaufnahme niedrig. Neben axialen Bewegungen der Welle, gegenüber denen dieses Dichtungsprinzip weitgehend unempfindlich ist, können auch radiale Bewegungen in gewissen Grenzen ausgeglichen werden.

Naturgemäß ist das Leckageverhalten von berührungslosen Dichtungen schlechter als bei berührenden Abdichtungen. Gerade der Optimierung dieses Aspektes kommt daher ein hoher Stellenwert zu, bedeuten doch Leckagen – abhängig vom Einsatzfall – einen Verlust von wertvollen, ggf. auch umweltschädlichen Prozessgasen bzw. den Verbrauch von kostenintensiven Sperr- und Spülgasen (Bild 1). Auch bei vollkommen unkritischen Gasen geht eine verringerte Abdichtleistung mit einem unerwünschten Mehrverbrauch an Energie einher.

Kohleringdichtungen für geringe Drücke 

Im Niederdruckbereich können kontaktierende Dichtringe eingesetzt werden. Diese Ringe bestehen aus Segmenten, welche durch Federkraft sowie durch die abzudich­tende Druckdifferenz an die Welle gedrückt werden. Zwischen den einzelnen Segmenten der Dichtringe befinden sich Stöße, über welche der Verschleiß der Dichtringe ausgeglichen werden kann. Um die Dichtwirkung der Ringe nicht zu beeinträchtigen, werden diese Stöße überlappt ausgeführt. Bild 2 zeigt eine in einem geteilten Gehäuse ausgeführte Wellendichtung mit überlappten Stößen.

Kontaktierende Dichtringe bieten den Vorteil einer gleichbleibend hohen Abdichteffizienz über die gesamte Lebensdauer. Bedingt durch den von der Druckdifferenz und der Umdrehungsgeschwindigkeit abhängigen Verschleiß ist die Lebensdauer der kontaktierenden Ringe jedoch begrenzt.