Themenbereich Dichtungstechnik 

Gleitringdichtungen für Biomethanverdichter 

Im letzten Beitrag des NEA Blogs wurde der Einsatz von gasdichten, druckfesten Triebwerken zur Verhinderung von Gasleckagen in die Atmosphäre verdeutlicht. Diese Technologie kommt insbesondere bei Biomethankompressoren, aber auch anderen Prozessgasverdichtern zum Einsatz.

Bei druckfesten Triebwerken kommt der Abdichtung der Antriebswelle eine besondere Bedeutung zu. Es wird eine absolut gasdichte Lösung benötigt, eine Anforderung, die bei dynamischen Dichtungen für sich drehende oder sich bewegende Bauteile eine große Herausforderung darstellt.

Dieser wird damit begegnet, dass das im Triebwerk des ölfreien Verdichters ohnehin vorhandene Schmieröl als Vorlage einer flüssigkeitsdichtenden Gleitringdichtung verwendet wird. Diese dichtet dann mit dem unter dem Gasdruck stehenden Öl ab, wodurch das Gas vollständig im Triebwerk verbleibt.

»Gleitringdichtungen dichten axial auf den Stirnflächen von Gleitkörpern ab und zeichnen sich durch sehr enge Dichtspalte zwischen den zueinander bewegten Dichtringen aus.«

Dr. Georg Flade, Entwicklungsingenieur bei STASSKOL

Gleitringdichtungen von STASSKOL

Klassische Wellendichtringe sowie Kolbenstangendichtungen in Kompressoren dichten radial auf den Umfangsflächen der sich drehenden Welle oder der bewegten Kolbenstange ab. Gleitringdichtungen hingegen dichten axial auf den Stirnflächen von Gleitkörpern ab. Sie zeichnen sich durch sehr enge Dichtspalte zwischen den zueinander bewegten Dichtringen aus und bieten daher den Vorteil einer minimalen Ölleckage. Für die Gleitflächen werden spezielle Werkstoffe verwendet, welche niedrige Reibung, gute thermische Eigenschaften und günstiges Verschleißverhalten aufweisen. Zudem zählt die chemische Beständigkeit gegenüber den abzudichtenden Medien zu den Anforderungen an die Dichtungen. Eine typische Materialpaarung ist ein imprägnierter Kohlewerkstoff zusammen mit einem Keramikwerkstoff, wie z.B. Siliziumkarbid. Ein Verschleiß von sich berührenden Teilen, die zueinander bewegt sind, kann jedoch nie vollständig verhindert werden. Durch eine axiale Befederung des Gleitringes kann ein solcher Verschleiß jedoch ausgeglichen werden. Gleitringdichtungen besitzen daher eine lange Lebensdauer und ermöglichen eine hohe Verfügbarkeit.  

Gleitringdichtungen werden in fast allen Bereichen der Technik angewendet. Sehr große Stückzahlen werden beispielsweise für PKW-Kühlwasserpumpen hergestellt.  Auch für andere Anwendungen, wie z.B. Kreiselpumpen der Wasserversorgung oder Prozesspumpen der chemischen Industrie, sind standardisierte Ausführungen verfügbar. 

Gleitringdichtungen für die druckfesten Triebwerke

Die Abdichtung des gasdichten, druckfesten Kompressortriebwerkes stellt jedoch besondere Anforderungen an eine Gleitringdichtung, welche nicht durch eine standardisierte Dichtungsvariante abgedeckt werden kann. 

Einerseits müssen thermische Ausdehnungen der Kurbelwellen ausgeglichen werden, was die Kompensation vergleichsweise großer axialer Verschiebungen erfordert. Andererseits laufen Kurbelwellen einer Kolbenmaschine naturgemäß nicht so rund wie die Welle einer Kreiselpumpe. Daher ist auch eine große Flexibilität gegenüber radialen Bewegungen und Winkelverschiebungen der Kurbelwelle gefordert. 

STASSKOL ist insbesondere durch die eigene Entwicklungs- und Konstruktionsabteilung bestens für die Entwicklung solcher speziellen Gleitringdichtungen aufgestellt. Für eine einwandfreie betriebssichere Funktion ist die sorgfältige Auslegung und Konstruktion essentiell.  

Um minimale Verluste an Triebwerksöl und eine absolute Gasdichtheit zu erreichen, muss die Spaltweite zwischen den zueinander bewegten Gleitkörpern extrem klein, d.h. im Mikrometerbereich, sein. Dies lässt sich nur durch absolut ebene Gleitflächen erzielen. Der Oberflächenbearbeitung und Qualitätssicherung der Gleitflächen kommt daher ebenfalls eine entscheidende Bedeutung zu. Die Überprüfung der durch Planläppen erzeugten sehr glatten und sehr ebenen Flächen geschieht mit der Lichtband-Methode. Eine ebene Quarzglasscheibe wird auf die zu prüfende Gleitfläche gelegt und mit Licht, welches eine definierte Wellenlänge hat, schräg bestrahlt. Durch Interferenzeffekte werden Lichtbänder sichtbar. Etwaige Unebenheiten der Gleitflächen werden durch eine Krümmung der Lichtbänder sichtbar. 

Die bei STASSKOL vorhandenen Produktionsmaschinen, Mess- und Prüfmittel sind ideal dazu geeignet, Produkte mit diesen extremen Anforderungen prozesssicher herzustellen.  

Auch der Montage und der damit verbundenen Ausrichtung kommt eine besondere Bedeutung für die spätere Dichtheit und Lebensdauer der Gleitringdichtung zu. Da im Service auf der Baustelle andere Bedingungen herrschen als in einer spezialisierten Montagehalle liegt der Fokus hier auf Einfachheit und Prozesssicherheit. Daher hat STASSKOL in Zusammenarbeit mit der NEUMAN & ESSER Niederlassung in Wurzen eine einfach zu installierende, vormontierte Patronenlösung entwickelt, welche auch bei bereits installierten Bestandsmaschinen einfach nachgerüstet werden kann. Dies stellt niedrige Ölleckagen über lange Betriebszeiträume sicher. 

Die Aufnahme der Arcanum Energy Systems GmbH & Co KG in die NEUMAN & ESSER GROUP ermöglicht es, zukünftig als Lösungsanbieter für die gesamte Prozesskette im Biogasbereich aufzutreten.
Sehen Sie sich unseren nächsten Blogbeitrag am 22. Mai an. Darin werden Stefanie und Alexander Peters, Geschäftsführende Gesellschafter der NEA GROUP, den Zusammenschluss mit dem Dienstleister und Berater von Energieversorgungsunternehmen, Landwirten und Kommunen thematisieren.