Kreiselpumpe Basic: Gleitringdichtung mit interner Spülung und externer Spülung

Entwicklung von der Packungsdichtung zur Gleitringdichtung

 

Das Pumpenlaufrad ist auf einer Pumpenwelle montiert, die durch das Pumpengehäuse oder die Spirale verläuft. Ohne Pumpendichtung kann der hohle „nasse“ Teil der Welle im Spiralgehäuse eine Quelle anhaltender Leckagen sein.

 

Vor mehr als hundert Jahren waren die meisten Pumpen auf Packungen angewiesen, um Pumpenlecks zu verhindern und gleichzeitig die freie Drehung der Welle zu ermöglichen. Diese Art von Packung oder Packungsdichtung bildet zunächst einen Bereich innerhalb der Pumpe, eine sogenannte Stopfbuchse, in die die Packung geschoben oder gestopft wird. Diese Pumpen alter Technologie werden „Stopfbuchsenkonstruktionen“ genannt. Vor fünfzig Jahren wurde die Technologie verbessert und die Packungsdichtung bestand aus mehreren Schlaufen aus geflochtenem Garn und Graphitfüllstoff, die die Welle umgaben und sich in der alten „Stopfbuchse“ befanden. Diese Füllstücke werden durch die Stopfbuchse fest angedrückt, um zu verhindern, dass Systemwasser aus dem Pumpengehäuse austritt.

 

Da die Reibung zwischen der Packung und der Welle viel Wärme erzeugt, benötigt die Packungsdichtung viel Schmierung. Diese Schmierung erfolgt durch Systemwasser, das aus der Auslassseite der Pumpe austritt, die Packung durchspült und dann aus der Pumpe abfließt. Dadurch entsteht ein „offenes“ System, also ein System, das regelmäßig genutzt wird und bei dem Spülwasser austritt. Es ist ein „Auslaufen“ von Wasser erforderlich, das mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Tropfen pro Sekunde aus der Pumpe tropft. Natürlich muss dieses Wasser durch zusätzliches Wasser ersetzt werden, was bedeutet, dass mehr Luft in das System gelangt und somit die Korrosion zunimmt.

 

 

Darüber hinaus muss die Packungsdichtung regelmäßig durch manuelles Anziehen der Stopfbuchse angepasst werden, um die richtige Schmiermenge aufrechtzuerhalten, was zu übermäßigem Verschleiß der Teile führt. Diese Art von Dichtung war vor Jahrzehnten bei den meisten Industriepumpen Standard und wird auch heute noch in einigen Industrieanwendungen eingesetzt.

 

Gleitringdichtungen gehören mittlerweile zum Standard bei HLK-Pumpen. Die Gleitringdichtung weist keinerlei Leckage auf, stattdessen übt eine integrierte Feder Druck gegen zwei hochglanzpolierte Dichtflächen aus, um die Pumpe abzudichten. Sogar die Konkurrenten von B&G-Pumpen, deren ältere Spiralpumpenkonstruktionen über externe Stopfbuchsen verfügten, wurden so modifiziert, dass sie mit Gleitringdichtungen ausgestattet waren. Aus diesem Grund gibt es in HVAC-Systemen heute zwei Arten von Pumpen-Gleitringdichtungen – eine für ältere Pumpen mit einer externen Spülleitung und die andere für interne Spüldichtungen, die dem Design von B&G nachempfunden sind.

 

Gleitringdichtungen für die Außenspülung und warum sie vermieden werden sollten

 

Die externe Spüldichtung funktioniert ähnlich wie andere Gleitringdichtungen, ist jedoch genau wie die alte Packungsdichtung für den Einbau im Trockenraum des Pumpengehäuses/der Spirale konzipiert. Daher benötigen sie eine externe Schmierung, um eine Überhitzung aufgrund der Reibung zwischen der Welle und den rotierenden und stationären Dichtungskomponenten zu verhindern. Diese Schmierung erfolgt durch ein Kapillarrohr, das Wasser vom Auslass der Pumpe zur Gleitringdichtung transportiert, wodurch das System im Vergleich zu einer extern geschmierten Packungsdichtung ein geschlossenes System ist. Diese Konstruktion hat drei Nachteile.

 

Als erstes ist die Größe des Spülrohrs zu berücksichtigen. Bei diesen Rohren handelt es sich in der Regel um 1/4 Zoll oder 3/8 Zoll große Kupferrohre. Wenn sich im Wasser Sedimente in der Leitung ansammeln oder die Leitung vor Ort beschädigt wird, kann dies den Spülfluss einschränken. Eine Verringerung der Durchflussmenge führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Dichtung im Vergleich zur vom Hersteller vorgesehenen Durchflussmenge.

 

Das zweite Problem hängt auch mit der Wasserqualität zusammen. Die Dichtfläche ist eine hochglanzpolierte Oberfläche. Jeglicher Kies (feste Partikel) zwischen der Dichtfläche korrodiert die Dichtfläche, was zu einem vorzeitigen Ausfall oder Undichtigkeit der Dichtung führen kann.

 

Das dritte Problem ist die Menge an Wasser, mit der die Dichtung gespült werden muss, um den durch Reibung verursachten Wärmestau zu reduzieren. Die Durchflussmenge hängt von der Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass sowie dem Reibungsverlust des Rohrs ab. Der Hersteller hat die Rohrgröße und die Durchflussrate so ausgelegt, dass sie den Anforderungen der Pumpe entsprechen. Was passiert, wenn wir einen Antrieb mit variabler Drehzahl an der Pumpe installieren? Der Saugdruck in einem geschlossenen System bleibt einigermaßen konstant, der Auslassdruck sinkt jedoch. Die Durchflussrate variiert mit der Quadratwurzel der Druckdifferenz und auch die Spüldurchflussrate nimmt ab. In einem Kaltwassersystem mag das kein großes Problem sein, in einem Heizsystem kann es jedoch zu einer verkürzten Lebensdauer der Dichtungen führen.

 

Das folgende Profil zeigt diese Rohre auf beiden Seiten einer typischen externen Gleitringdichtung (einer in der Mitte offenen Doppelsaugpumpe). Beachten Sie, dass sie mit einer Dichtung direkt in die Stopfbuchse gelangen.

 

Innenspülende Gleitringdichtung und ihre Vorteile

Wie die externe bündige Gleitringdichtung verhindert die interne bündige Gleitringdichtung, dass Wasser aus dem Pumpengehäuse fließt, während die Pumpenwelle frei rotieren kann. Allerdings ist die Konstruktion der internen bündigen Gleitringdichtung komplexer und zuverlässiger.

Die interne Gleitringdichtung befindet sich näher am Laufrad der Pumpe und füllt sich beim Starten mit Wasser. Dadurch sind sie im Wesentlichen im Systemwasser eingetaucht und etwa 25 % der Pumpenflüssigkeit ausgesetzt. Dies ist wertvoll, weil: 1) keine externe Schmierung und Verrohrung erforderlich ist; 2) Der Wasserdurchfluss um die Dichtung herum ist höher, was zu einer besseren Spülwirkung und damit zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Dichtung führen kann.

Bei einer externen Spüldichtung leitet das Rohr die gesamte erforderliche Spülflüssigkeit mit einer sehr hohen Durchflussrate direkt auf die Dichtung ein. Die interne Spüldichtung wird im Wesentlichen in eine mit Wasser gefüllte Badewanne eingetaucht. Warum verlängert sich dadurch die Lebensdauer der Dichtung? Stellen Sie sich vor, Sie reinigen eines der feinen Porzellanstücke Ihrer Großmutter in der Spüle und die Wasserqualität, mit der Sie es reinigen, ist sehr schlecht – es ist viel Sand im Wasser. Verwenden Sie zum Reinigen ein Hochgeschwindigkeitsspray oder legen Sie es in die Spüle und schwenken Sie es vorsichtig mit einem Handtuch herum? Fliehkraft-Gleitringdichtungen sind ebenso wie Porzellan teuer im Austausch und häufig Wasser ausgesetzt, das viele Partikel enthält.

 

Auch wenn heute noch Pumpen mit einer externen bündigen Dichtungskonstruktion erhältlich sind, empfehlen wir Ihnen, für Ihr hydraulisches HVAC-System eine Pumpe mit einer internen bündigen Gleitringdichtung zu spezifizieren und anzufordern, unabhängig davon, ob die Pumpe neu installiert wird oder eine vorhandene Pumpe mit externer Dichtung ersetzt. Die interne Spüldichtung erfordert weniger Wartung und trägt dazu bei, die Lebensdauer der Pumpe zu verlängern.