Die Wellenabdichtung ist ein wichtiger Bestandteil der Konstruktion von Schlammpumpen. Die richtige Abdichtungsanordnung trägt dazu bei, übermäßige Leckagen zu verhindern, die Pumpenwelle und die Lagerbaugruppe zu schützen, den Wartungsaufwand zu reduzieren und die allgemeine Betriebssicherheit zu verbessern.

Im Gegensatz zu Reinwasserpumpen fördern Schlammpumpen häufig abrasive, feststoffreiche und mitunter korrosive Flüssigkeiten. Diese Bedingungen stellen höhere Anforderungen an die Auswahl der Wellendichtung. Ein Dichtungssystem, das bei Reinwasser gut funktioniert, ist möglicherweise nicht für einen stark abrasiven Schlamm geeignet.

In Schlammpumpen werden üblicherweise drei Wellenabdichtungsmethoden eingesetzt: Expellerdichtungen, Stopfbuchsendichtungen und Gleitringdichtungen . Jede dieser Methoden hat ihr eigenes Funktionsprinzip, ihre eigenen Vorteile, Grenzen und geeigneten Anwendungsbereiche.

Es gibt keine universell „beste“ Wellendichtung für jede Schlammpumpe. Die richtige Wahl hängt von den Schlammeigenschaften, den Pumpenbetriebsbedingungen, den Leckageanforderungen, der Verfügbarkeit von Sperrwasser, den Wartungsmöglichkeiten und den gesamten Betriebskosten ab.

1. Was ist eine Wellendichtung für Schlammpumpen?

Eine Wellendichtung wird um die rotierende Welle bzw. Wellenhülse herum installiert, wo die Welle durch das Pumpengehäuse verläuft. Ihre Hauptfunktion besteht darin, den Durchfluss von Schlamm, Flüssigkeit oder Luft durch diesen Bereich während des Pumpenbetriebs zu kontrollieren.

Ein effektives Wellendichtungssystem sollte Folgendes aufweisen:

• Unerwünschtes Austreten von Schlamm minimieren;

• Verhindern, dass zu viel Luft in die Pumpe gelangt;

• Schützen Sie die Welle und die Wellenhülse;

• Für einen stabilen Pumpenbetrieb sorgen;

• Wasser- und Energieverbrauch nach Möglichkeit reduzieren;

• Ermöglichen Sie eine praktische Inspektion und Wartung.

Die drei wichtigsten Dichtungsarten, die bei Schlammpumpen zum Einsatz kommen, sind Expellerdichtungen, Stopfbuchsendichtungen und Gleitringdichtungen .

2. Expeller-Dichtung für Schlammpumpen

Eine Expellerdichtung nutzt ein sekundäres rotierendes Bauteil, den sogenannten Expeller, um während des Pumpenbetriebs Zentrifugaldruck zu erzeugen. Der Expeller befindet sich hinter dem Hauptlaufrad und dreht sich mit der Pumpenwelle.

Durch die Rotation der Pumpe erzeugt das Expellerrad einen Druck, der dem Schlammdruck im Bereich der Wellendichtung entgegenwirkt. Dadurch wird die Schlammmenge, die in die Dichtungskammer gelangt, reduziert und der Bedarf an externem Stopfbuchsenwasser kann deutlich verringert werden.

Wie funktioniert ein Expeller-Siegel?

Das grundlegende Funktionsprinzip lässt sich wie folgt vereinfachen:

Pumpenrotation → Expellerrotation → Zentrifugaldruck → Die Suspension wird vom Wellendichtungsbereich weggedrückt

Da die Dichtungswirkung mechanisch durch die rotierende Expeller erzeugt wird, kann eine Expellerdichtung in geeigneten Anwendungen mit wenig oder gar keinem kontinuierlichen externen Stopfbuchsenwasser betrieben werden.

Die tatsächliche Eignung einer Expellerdichtung hängt jedoch von Faktoren wie Pumpendrehzahl, Förderdruck, Ansaugbedingungen, Schlammeigenschaften und der spezifischen Pumpen- und Dichtungskonstruktion ab.

Vorteile von Expeller-Dichtungen

Expeller-Dichtungen werden in Anwendungen mit abrasiven Schlämmen häufig eingesetzt, da sie mehrere praktische Vorteile bieten:

• Verringerte Abhängigkeit von externem Drüsenwasser;

• Geringerer Sperrwasserverbrauch in geeigneten Anwendungen;

• Gute Toleranz gegenüber abrasiven Suspensionen;

• Keine routinemäßige Packungsanpassung;

• Geeignet für zahlreiche Anwendungen im Bergbau und in der Mineralverarbeitung;

• Kann dazu beitragen, die durch Drüsenwasser verursachte Gülleverdünnung zu verringern.

Einschränkungen von Expeller-Dichtungen

Eine Expellerdichtung ist nicht wartungsfrei. Der Expeller und andere Dichtungskomponenten sind dem Fördermedium ausgesetzt und können sich mit der Zeit abnutzen.

Die Dichtwirkung hängt auch von der Pumpendrehzahl ab. Im Stillstand erzeugt das Expellerrad keinen Zentrifugaldruck mehr. Daher muss die gesamte Dichtungsanordnung für Anfahr-, Abfahr- und statische Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.

Expellerdichtungen können auch dann Einschränkungen aufweisen, wenn die Pumpe unter hohem Saugdruck oder anderen Bedingungen arbeitet, die die verfügbare Druckdifferenz über die Dichtung verringern.

Aus diesem Grund sollte die Auswahl der Expellerdichtung immer auf den tatsächlichen Betriebsbedingungen der Pumpe und nicht allein auf der Art der Suspension basieren.

3. Stopfbuchse für Schlammpumpen

A Die Stopfbuchsendichtung , auch Packungsdichtung genannt, verwendet Ringe aus komprimierbarem Dichtungsmaterial, die um die Welle oder Wellenhülse herum angebracht werden. Der Stopfbuchsenmitnehmer komprimiert das Dichtungsmaterial und erzeugt so eine kontrollierte Dichtfläche.

Stopfbuchsendichtungen gehören aufgrund ihrer einfachen Konstruktion, der leichten Wartungsfreundlichkeit und der guten Toleranz gegenüber abrasiven Medien zu den am weitesten verbreiteten Dichtungssystemen für Schlammpumpen.

Wie funktioniert eine Drüsendichtung?

Die Dichtungsringe werden im Inneren der Stopfbuchse um die Wellenhülse herum montiert. Der Stopfbuchsenfolger übt eine kontrollierte Kompression auf die Packung aus.

Das Grundprinzip lautet:

Packungskompression → Kontrollierter Kontakt um die Welle → Reduzierte Leckage

Bei vielen Schlammpumpen wird sauberes Stopfbuchsenwasser in die Stopfbuchse eingeleitet. Ein korrekt geregelter Sperrwasserdruck verhindert das Eindringen von Schlamm in die Stopfbuchse und schützt die Packung und die Wellenhülse.

Vorteile von Drüsenrobben

Drüsendichtungen sind besonders attraktiv dort, wo Einfachheit und Wartungsfreundlichkeit im Feld wichtig sind.

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Einfache und robuste Konstruktion;

• Einfache Inspektion und Justierung;

• Relativ niedrige Anschaffungskosten;

• Gute Toleranz gegenüber abrasiven Suspensionen;

• Die Dichtung kann ausgetauscht werden, ohne dass die gesamte Gleitringdichtung ersetzt werden muss;

• Geeignet für eine breite Palette konventioneller Schlammpumpenanwendungen;

• Durch den fortschreitenden Verschleiß lässt sich der Zustand der Dichtung relativ einfach überwachen.

Ein wichtiges Merkmal von Stopfbuchsen ist, dass eine geringe, kontrollierte Leckage üblicherweise zu erwarten ist. Die Bediener können die Leckage überwachen und den Anpressdruck der Stopfbuchse bei Verschleiß der Packung anpassen.

Einschränkungen der Drüsendichtungen

Drüsenrobben haben auch einige Nachteile.

Sie benötigen möglicherweise eine kontinuierliche Stopfbuchsenkühlung, was den Wasserverbrauch erhöhen kann. Zu hoher Stopfbuchsendruck oder eine falsche Stopfbuchseneinstellung können zudem den Verschleiß von Stopfbuchse und Wellenhülse beschleunigen.

Wird die Dichtung zu fest angezogen, können Reibung und Wärmeentwicklung zunehmen. Ist sie zu locker, kann es zu übermäßiger Leckage kommen.

Daher hängt die Dichtleistung nicht nur von der Qualität der Packung ab, sondern auch von der korrekten Installation, Justierung und der Kontrolle des Stopfbuchsenwassers.

4. Gleitringdichtung für Schlammpumpen

A Die Gleitringdichtung verwendet eine rotierende Dichtfläche und eine stationäre Dichtfläche, um eine kontrollierte Dichtungsschnittstelle um die Pumpenwelle herum zu erzeugen.

Im Vergleich zu einer Stopfbuchsendichtung kann eine Gleitringdichtung bei korrekter Auswahl, Installation und Bedienung eine wesentlich geringere sichtbare Leckage aufweisen.

Mechanische Dichtungen kommen üblicherweise dann zum Einsatz, wenn es besonders auf Leckagekontrolle, Prozesssicherheit oder Umweltauflagen ankommt.

Wie funktioniert eine Gleitringdichtung?

Das grundlegende Dichtungsprinzip lautet:

Rotierende Dichtfläche + stationäre Dichtfläche → Kontrollierte Dichtfläche → Geringe Leckage

Die Dichtflächen arbeiten in engem Kontakt mit einem sehr dünnen Flüssigkeitsfilm zwischen ihnen. Geeignete Dichtflächenmaterialien, Schmierung, Kühlung und Betriebsbedingungen sind für eine zuverlässige Funktion unerlässlich.

Vorteile von Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen bieten mehrere Vorteile:

• Sehr geringe Leckage bei sachgemäßer Konstruktion und Bedienung;

• Bessere Eindämmung des Fördermediums;

• Keine routinemäßige Packungsanpassung;

• Verringerte sichtbare Leckage um die Welle herum;

• Geeignet für Anwendungen, bei denen Verunreinigungen oder Produktverluste minimiert werden müssen;

• Kann mit geeigneten Dichtungssystemen im Dauerbetrieb eingesetzt werden.

Bei korrosiven oder chemisch aggressiven Schlämmen können je nach Fluideigenschaften geeignete Kombinationen von Dichtflächen- und Elastomermaterialien ausgewählt werden.

Einschränkungen von Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen reagieren empfindlicher auf Betriebsbedingungen als herkömmliche Stopfbuchsendichtungen.

Abrasive Partikel können die Dichtflächen beschädigen, wenn die Dichtung nicht ordnungsgemäß konstruiert oder geschützt ist. Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt können daher eine erhebliche Herausforderung darstellen.

Je nach Anwendung kann eine Gleitringdichtung ein geeignetes Spül-, Abschreck-, Puffer- oder Barriere-System erfordern, um die Dichtflächen zu schützen und geeignete Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.

Mechanische Dichtungen haben in der Regel auch höhere Anschaffungs- und Installationskosten und erfordern eine präzisere Installation und Wartung.

Daher sollte eine Gleitringdichtung nicht allein aufgrund ihrer komplexeren Dichtungstechnologie gewählt werden. Sie muss vielmehr auf die jeweilige Suspension, den Druck, die Temperatur, die Geschwindigkeit und die Anforderungen an die Dichtung abgestimmt sein.

5. Expellerdichtung vs. Stopfbuchsendichtung vs. Gleitringdichtung

Der folgende Vergleich dient als allgemeine Orientierungshilfe für Anwendungen mit Schlammpumpen:

Diese Tabelle dient als allgemeine Auswahlhilfe. Die tatsächliche Dichtungsleistung hängt von der Pumpenkonstruktion, den Eigenschaften der Suspension, den Betriebsparametern und der Dichtungsanordnung ab.

6. Wie man die richtige Dichtung für eine Schlammpumpe auswählt

Die Auswahl der Dichtung sollte von den tatsächlichen Betriebsbedingungen und nicht vom Dichtungstyp selbst ausgehen.

Schritt 1: Beurteilung der Schlammeigenschaften

Betrachten Sie zunächst die Eigenschaften des Fördermediums:

• Feststoffkonzentration;

• Partikelgröße;

• Partikelhärte;

• Abrasivität;

• Korrosivität;

• Temperatur;

• Viskosität.

Bei stark abrasiven, feststoffhaltigen Schlämmen sind Expellerdichtungen und Stopfbuchsendichtungen aufgrund ihrer Toleranz gegenüber abrasiven Partikeln oft die praktikabelste Wahl.

Bei korrosiven, toxischen, wertvollen oder umweltsensiblen Medien kann eine mechanische Dichtung bevorzugt werden, wenn eine sehr geringe Leckage und eine bessere Abdichtung erforderlich sind.

Es können jedoch auch abrasive und korrosive Bedingungen gleichzeitig auftreten. In solchen Fällen müssen die Dichtungsmaterialien und das gesamte Dichtungssystem sorgfältig ausgewählt werden.

Schritt 2: Pumpenbetriebsbedingungen prüfen

Bei der Auswahl von Dichtungen sollten auch folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Durchflussrate;

• Pumpenkopf;

• Pumpendrehzahl;

• Auslassdruck;

• Saugdruck;

• Betriebstemperatur;

• Kontinuierlicher oder intermittierender Betrieb.

Hoher Druck, hohe Temperatur oder hohe Geschwindigkeit allein bestimmen nicht automatisch den Dichtungstyp.

Beispielsweise kann eine Hochgeschwindigkeits-Schlammpumpe bei stark abrasivem Schlamm weiterhin eine Expeller- oder Stopfbuchsenabdichtung benötigen. Umgekehrt kann bei Anwendungen mit relativ niedrigem Druck aufgrund strenger Anforderungen an die Leckagekontrolle eine Gleitringdichtung erforderlich sein.

Der richtige Ansatz besteht darin, den gesamten Betriebsbereich zu bewerten.

Schritt 3: Leckageanforderung ermitteln

Die Leckagetoleranz ist eines der wichtigsten Auswahlkriterien.

Wenn eine geringe kontrollierte Leckage akzeptabel ist, kann eine Stopfbuchse eine praktische und wirtschaftliche Lösung darstellen.

Wenn die Reduzierung des Stopfbuchsenwasserverbrauchs Priorität hat und die Pumpenbedingungen geeignet sind, kann eine Expellerdichtung von Vorteil sein.

Wenn die Anwendung eine sehr geringe sichtbare Leckage oder eine strikte Einschließung des Fördermediums erfordert, kann eine Gleitringdichtung besser geeignet sein.

Schritt 4: Verfügbarkeit von Siegelwasser berücksichtigen

Die Anforderungen an das Sperrwasser können einen erheblichen Einfluss auf die Betriebskosten haben.

Stopfbuchsen benötigen üblicherweise sauberes Dichtungswasser. Wasserdruck und Durchflussmenge müssen präzise geregelt werden. Zu hoher Druck kann den Wasserverbrauch und den Verschleiß der Dichtung erhöhen, während zu niedriger Druck dazu führen kann, dass Dichtungsschlamm in die Stopfbuchse gelangt.

Eine Expellerdichtung kann unter geeigneten Betriebsbedingungen den kontinuierlichen Wassereintritt von außen reduzieren oder verhindern.

Je nach Dichtungsdesign und Anwendung kann für Gleitringdichtungen auch ein spezielles Spül-, Kühl-, Puffer- oder Barriere-System erforderlich sein.

Daher sollten bei der Auswahl die verfügbare Wasserqualität, der Druck, der Durchfluss und die Betriebskosten berücksichtigt werden.

Schritt 5: Wartungsmöglichkeiten berücksichtigen

Die Instandhaltungsbedingungen vor Ort beeinflussen ebenfalls die beste Wahl.

Wählen Sie eine Stopfbuchse, wenn:

• Einfache Feldwartung ist wichtig;

• Die Anpassung der Packung kann vom Bedienpersonal durchgeführt werden;

• Ersatzverpackungen sind problemlos erhältlich;

• Ein gewisses Maß an kontrollierter Leckage ist akzeptabel;

• Die anfänglichen Abdichtungskosten müssen minimiert werden.

Erwägen Sie den Einsatz einer Expellerdichtung, wenn:

• Die Suspension ist abrasiv;

• Die Reduzierung des Siedewasserverbrauchs ist wichtig;

• Die Betriebsbedingungen der Pumpe sind für die Abdichtung durch eine Expellerpumpe geeignet;

• Eine robuste Schlammpumpenlösung ist erforderlich.

Wählen Sie eine Gleitringdichtung, wenn:

• Sehr geringe Leckage erforderlich;

• Umwelt- bzw. Kontaminationskontrolle ist wichtig;

• Das Fördermedium ist giftig, wertvoll oder gefährlich;

• Professionelles Wartungspersonal steht zur Verfügung;

• Die Anwendung kann die erforderlichen Spül-, Kühl-, Puffer- oder Barrierebedingungen bereitstellen.

7. Können Expeller-Dichtungen auch ohne Dichtungswasser verwendet werden?

Bei vielen geeigneten Schlammpumpenanwendungen kann eine Expellerdichtung ohne kontinuierliches externes Stopfbuchsenwasser betrieben werden, da der rotierende Expeller während des Pumpenbetriebs Zentrifugaldruck erzeugt.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass jede Expeller-gedichtete Schlammpumpe unter allen Bedingungen völlig ohne Wasser funktionieren kann.

Die Eignung eines wasserlosen oder wasserreduzierten Betriebs hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter:

• Pumpendrehzahl;

• Pumpenförderdruck;

• Saugbedingungen;

• Eigenschaften der Suspension;

• Expeller-Design;

• Pumpenkonfiguration;

• Start- und Abschaltbedingungen.

Aus diesem Grund sollte bei der Auswahl einer Expellerdichtungsanordnung der vom Hersteller empfohlene Betriebsbereich beachtet werden.

8. Können Gleitringdichtungen für hochabrasive Schlämme eingesetzt werden?

Ja, aber die Gleitringdichtung muss speziell für die Anwendung ausgelegt und ausgelegt sein.

Hochabrasive Suspensionen können die Dichtflächen von Gleitringdichtungen schnell beschädigen, wenn abrasive Partikel in die Dichtfläche gelangen. Die Dichtung erfordert daher geeignete Materialien und Betriebsbedingungen.

Je nach Anwendung kann eine spezielle Gleitringdichtung Folgendes verwenden:

• Abriebfeste Dichtflächen;

• Geeignete Elastomerwerkstoffe;

• Äußere Spülung;

• Pufferflüssigkeit;

• Sperrflüssigkeit;

• Andere Dichtungsstützsysteme.

Wichtig ist, dass eine Gleitringdichtung nicht als Standardkomponente betrachtet werden sollte, die ohne Bewertung der Prozessbedingungen an jeder beliebigen Schlammpumpe installiert werden kann.

Bei stark abrasiven Schlämmen kann die Abdichtung mittels Extruder oder Stopfbuchse die praktikablere Lösung bleiben, sofern die Dichtheitsanforderungen dies zulassen.

9. Expellerdichtung, Stopfbuchsendichtung oder Gleitringdichtung: Welche ist besser?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort.

Die drei Dichtungsmethoden lösen unterschiedliche Probleme.

Expeller-Dichtungen setzen auf die Zentrifugalkraft, um Schlamm in der Nähe des Wellendichtungsbereichs zu kontrollieren und können die Abhängigkeit von externem Stopfbuchsenwasser verringern.

Stopfbuchsen zeichnen sich durch Einfachheit, Robustheit, Wartungsfreundlichkeit und Toleranz gegenüber abrasiven Schlämmen aus.

Bei Gleitringdichtungen stehen geringe Leckage und Dichtheit im Vordergrund, allerdings ist eine sorgfältigere Abstimmung von Materialien, Betriebsbedingungen und Dichtungsträgersystemen erforderlich.

Ein praktischer Auswahlansatz lässt sich daher wie folgt zusammenfassen:

Abrasive Suspension + Wassereinsparung → Erwägen Sie eine Expellerdichtung.

Abrasives Schlamm + einfacher Wartungsaufwand → Erwägen Sie eine Stopfbuchsendichtung.

Strenge Leckagekontrolle + geeignete Dichtungsunterstützungsbedingungen → Einsatz einer Gleitringdichtung erwägen.

Dies sind allgemeine Richtlinien und keine allgemeingültigen Regeln. Die endgültige Auswahl sollte anhand der tatsächlichen Pumpen- und Prozessbedingungen bestätigt werden.

10. Wie die richtige Dichtungsauswahl die Zuverlässigkeit von Schlammpumpen verbessert

Die Wellenabdichtung hat einen direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Schlammpumpen.

Eine ungeeignete Abdichtung kann zu Folgendem führen:

• Übermäßige Leckage;

• Erhöhter Verbrauch von Robbenwasser;

• Verschleiß der Welle oder der Wellenhülse;

• Vorzeitiger Dichtungsausfall;

• Ungeplante Wartungsarbeiten;

• Verunreinigungen oder Verdünnungen der Suspension;

• Gestiegene Betriebskosten.

Die richtige Auswahl der Dichtung trägt dazu bei, Dichtungsleistung, Wartungsaufwand, Wasserverbrauch, Bauteillebensdauer und Gesamtbetriebskosten in Einklang zu bringen.

Es ist außerdem wichtig zu beachten, dass die Dichtungsleistung von mehr als nur dem Dichtungselement selbst abhängt. Pumpendrehzahl, Zustand der Wellenhülse, Dichtungskammerdruck, Schlammkonzentration, Montagegenauigkeit und Betriebsabläufe können die Lebensdauer der Dichtung beeinflussen.

Abschluss

Die drei wichtigsten Wellenabdichtungsmethoden, die bei Schlammpumpen eingesetzt werden – Expellerdichtungen, Stopfbuchsendichtungen und Gleitringdichtungen – haben jeweils ihre eigenen Stärken und Schwächen.

Eine Expellerdichtung kann eine effektive Wahl für Anwendungen mit abrasiven Schlämmen sein, bei denen die Reduzierung des externen Dichtungswasserverbrauchs wichtig ist und die Pumpenbetriebsbedingungen geeignet sind.

A Die Stopfbuchsenabdichtung bleibt eine robuste und praktische Lösung für viele herkömmliche Schlammanwendungen, insbesondere dort, wo einfache Wartung, einfache Konstruktion und gute Toleranz gegenüber abrasiven Feststoffen Priorität haben.

A Die Gleitringdichtung eignet sich für Anwendungen, bei denen sehr geringe Leckage und Prozessdichtheit von entscheidender Bedeutung sind, vorausgesetzt, die Eigenschaften der Suspension, die Dichtungsmaterialien, das Spül- oder Barriere-System und die Betriebsbedingungen sind richtig aufeinander abgestimmt.

Die beste Wellendichtung für Schlammpumpen ist daher nicht unbedingt die fortschrittlichste oder kostengünstigste Lösung. Die beste Wahl ist diejenige, die den Schlammeigenschaften, dem Druck, der Drehzahl, der Temperatur, den Dichtheitsanforderungen, den Bedingungen des Sperrwassers und den Wartungsmöglichkeiten der jeweiligen Anwendung entspricht.

Für einen zuverlässigen Betrieb von Schlammpumpen sollte die Dichtungsauswahl als Teil des gesamten Pumpensystems und nicht als isolierte Komponente betrachtet werden.