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Katalogauszug Wellenlippendichtungssysteme

Technischer Fragebogen

Hinweise für Einbau und Betrieb von Wellenlippen-
dichtungssystemen

Anwendervorteile

  • Einbaufertiges Dichtsystem
  • Hohe Betriebssicherheit bei Chargenbetrieb und Neigung zum Verkleben
  • Keine Verunreinigung des Produkts durch Leckage aus Sperrmedium bei Doppeldichtungen
  • Vereinfachte Überwachung
  • Unkritischer Betrieb erhöht die Sicherheit
  • Exzellente Reinigungsmöglichkeiten durch totraumfreie Gestaltung
  • Anforderungen nach TA-Luft und ATEX werden erfüllt

Wellenlippendichtungssysteme

Perfekt abgestimmte Wellenlippendichtungssysteme stellen eine Alternative zu Gleitringdichtungen, Packungen und Standard Lippendichtungen dar. Die genannten Einsatzgrenzen sind dabei stets von den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig.

Durch die Lieferung eines kompletten System erhält der Anwender eine einbaufertige Lösung. Gegenüber Packungen wird eine wartungsfreie Abdichtung ohne Leckage erreicht. Im Vergleich zur Geitringdichtung bedeutet ein dynamisches Dichtelement keine verschiebbaren O-Ringe, keine klebenden Dichtflächen, keine Federn und keine Verdrehsicherungselemente und somit eine Reduktion der möglichen Ausfallursachen.

 

Die Abdichtung einer rotierenden Welle zu einem stationären Gehäuse bzw. Gehäuseteil, erfolgt mithilfe einer Wellenlippendichtung. Ein solches Wellenlippendichtungssystem ist als montierte Einheit in Abbildung 1 dargestellt. Die Anwendungsgebiete dieses Dichtungstyps sind unter anderem Pumpen, Mischer, Rührwerke, Ventilatoren, Getriebe und Walzenstraßen, in denen beispielsweise Medien wie Öl, Lösungsmittel, Harze, Brennstoffe, Klebstoffe, Lebensmittel und Fette abgedichtet werden müssen. Die Einsatzgrenzen dieser Dichtungstypen sind aktuell bei einem Betriebsdruck des Mediums von über 20 bar und einer Gleit- bzw. Umfangsgeschwindigkeit von 60 m/s erreicht.

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Abbildung 1: Wellenlippendichtungssystem der Firma METAX

 

Bei Wellenlippendichtungen geschieht die Abdichtung durch ein Lippendichtelement, das gegen das rotierende Element gedrückt wird. Die benötigte Kraft zum Anpressen an das rotierende Element geht aus der elastischen Rückstellung des Dichtelements selbst, der elastischen Rückstellkraft des O-Rings und aus der Kraft durch den Druck des abzudichtenden Mediums hervor. Der O-Ring hat dabei keine Dichtfunktion, sondern dient lediglich der Vergrößerung der Anpresskraft. Bei günstigen Randbedingungen reicht die Anpresskraft aus dem Mediumsdruck und der elastischen Rückstellung des Dichtelements aus, so dass ein O-Ring gar nicht benötigt wird. Die Lippenelemente selbst bestehen aus Polytetrafluorethylen (PTFE), welches auch unter dem Handelsnamen Teflon® bekannt ist. Zusammen mit verschiedenen Stützringen aus Edelstahl werden die Dichtelemente in einen Aufnahmering aus Stahl eingesetzt und bilden so ein komplettes Dichtelement, welches sich relativ einfach in den vorgesehenen Bestimmungsort montieren lässt. Abbildung 2 zeigt eine Variante eines montierten Dichtelements. Die Abdichtung des primären Dichtspalts erfolgt durch die dunkelblau eingefärbten Elemente. Bei der Gestaltung der geometrischen Form der dichtenden Lippenelemente gibt es nahezu unzählige Möglichkeiten, welche je nach Anwendungsfall ihre Vorteile bieten.

 

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: Darstellung eines Lippendichtelements


Zur besseren Veranschaulichung des Einsatzes der Lippenelemente ist nachfolgend ein typisches Wellenlippendichtungssystem in Abbildung 3 dargestellt.

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: Darstellung eines Wellenlippendichtungssystems

 

Prozessbedingt rotiert die Welle mit einer bestimmten Drehzahl um ihre eigene Achse. Dabei verläuft sie durch die beiden voneinander abzudichtenden Räume. Auf dieser Welle wird eine Wellenhülse aus Siliziumkarbid befestigt, welche dadurch mit der gleichen Drehzahl wie die Welle rotiert und die bewegte Grenzfläche darstellt. Die Wellenhülse hat zum einen eine schützende Funktion für die Welle, da der Verschleiß an der Wellenhülse auftritt und nicht an der Welle und zum anderen ist sie für eine gute Dichtfunktion notwendig. Zur Erzeugung eines hydrodynamischen Dichtspalts ist eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit notwendig, welche aus wirtschaftlichen und fertigungstechnischen Gründen eher auf einer Wellenhülse erzeugt wird als auf der Welle selbst. Ein weiterer wichtiger Grund für die Verwendung einer Wellenhülse ist die Notwendigkeit der Wärmeabfuhr von den Dichtstellen, da es sonst zu Schäden an der Dichtlippe infolge von Überhitzung kommen kann. Mit einer Wellenschutzhülse aus einem geeigneten Werkstoff, wie zum Beispiel Siliziumkarbid, lässt sich die Wärme wesentlich besser abführen als wenn die Dichtflächen direkt gegen die Welle aus Stahl abdichten. Die Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbid ist ca. 5 mal höher als die von Stahl, wodurch die Wärme wesentlich besser abgeführt werden kann. Die Abdichtung der Wellenhülse zur Welle erfolgt durch zwei O-Ringe, welche stationäre Dichtungen sind, da es keine Relativbewegung zwischen der Wellenhülse und der Welle gibt. Gegen diese Wellenhülse dichten die zuvor beschriebenen Dichtelemente ab, die stationär im Gehäuse befestigt sind und daher nicht rotieren. Das Gehäuse wird an die beispielsweise vorhandene Behälterwand des abzudichtenden Fluids geschraubt und gegen diesen mit einer statischen Dichtung abgedichtet. Demnach befindet sich der primäre (dynamische) Dichtspalt genau an der Stelle, an der sich die Wellenhülse und die Dichtelemente „berühren“. Das abzudichtende Fluid kann bis zur ersten Dichtlippe vordringen und wird durch das Lippenelement und den Dichtspalt am Durchtritt gehindert. Die relativ geringe Menge, die durch den Spalt dringen kann, wird durch das grün dargestellte Sperrmedium ausgespült. So ist es möglich, die austretende Leckage gezielt abzuführen. Das äußere Dichtelement (im Bild rechts) hat die Aufgabe, das Austreten des Sperrfluids zu unterbinden. Dieses Dichtelement ist nach den Randbedingungen des Sperrmediums auszulegen und kommt nicht mit dem abzudichtenden Produktfluid in Kontakt.

Je nach Anwendungsfall werden andere Lippengeometrien verwendet bzw. die Lippenelemente anders angeordnet. Bei der Verwendung eines Sperrfluids mit höherem Druck als das Produkt zeigen beispielsweise die Spitzen der Dichtelemente aufeinander zu (Abbildung 4).

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: Wellenlippendichtungssystem für einen erhöhtem Sperrdruck