Gleitringdichtungen aus Wolframkarbid für Vakuumpumpen: Schmierung und Temperaturregelung

Gleitringdichtungen aus Wolframkarbid Sie werden in anspruchsvollen rotierenden Maschinen eingesetzt, da sie eine hohe Verschleißfestigkeit, Druckfestigkeit, Dimensionsstabilität und eine gute Beständigkeit gegen mechanische Stöße vereinen.

Diese Eigenschaften können in Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen und anderen Prozessvakuumsystemen, die mit verunreinigtem Wasser, Kondensat, Lösungsmitteln, korrosiven Dämpfen, feinen Feststoffen oder schwankenden Betriebsbedingungen umgehen, von Nutzen sein.

Eine harte Dichtfläche ist jedoch nicht automatisch eine zuverlässige Vakuumdichtung.

Unter Vakuumbedingungen kann es an der Dichtung zu Lufteintritt, umgekehrtem Druckgefälle, instabiler Flüssigkeitszufuhr, Verdampfung an den Dichtflächen und eingeschränkter Wärmeabfuhr kommen. Diese Bedingungen können den mikroskopischen Schmierfilm zwischen den rotierenden und stationären Dichtflächen beeinträchtigen.

Sobald dieser Film instabil wird, steigt die Reibung, die Oberflächen erwärmen sich ungleichmäßig und die Planheit kann sich verändern. Die Folge können Riefenbildung, Hitzerisse, Kohlenstoffabrieb, Hartmetallabplatzungen, Elastomerschäden oder ein Verlust der Vakuumleistung sein.

Wolframcarbid Sie schützt die Arbeitsfläche vor Verschleiß. Schmierung und Temperaturregelung entscheiden darüber, ob diese Fläche als stabile Gleitringdichtung funktionieren kann.

Zuerst den Typ der Vakuumpumpe bestimmen

Nicht alle Vakuumpumpen verwenden das gleiche Wellendichtungssystem. Das richtige Produkt, Material und der passende Unterstützungsplan hängen vom Maschinentyp ab.

Vakuumpumpentyp	Typische Dichtungsumgebung	Relevanz von Gleitringdichtung aus Wolframkarbid Gesichter
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe	Feuchte Innenumgebung durch Verwendung von Wasser, Lösungsmittel, Öl oder einer anderen kompatiblen Betriebsflüssigkeit	Gleitringdichtungen sind weit verbreitet; Wolframkarbid kann für abrasive, verschmutzte oder mechanisch anspruchsvolle Anwendungen gewählt werden.
Prozessvakuumpumpe mit Nasswellendichtungskammer	Die Dichtflächen werden durch Prozessflüssigkeit, Kondensat, Spülflüssigkeit, Pufferflüssigkeit oder Sperrflüssigkeit geschmiert.	Hartmetall-Schneidflächen können geeignet sein, wenn die mitgelieferte Flüssigkeit ausreichende Schmierung, Kühlung und chemische Beständigkeit gewährleistet.
Trockenschnecken- oder Trockenklauen-Vakuumpumpe	In der Kompressionskammer befindet sich keine Dichtungsflüssigkeit; in den Wellenzonen können Spülgas, Lippendichtungen, Labyrinthdichtungen oder andere Vorrichtungen verwendet werden.	Eine herkömmliche, für Nasslauf geeignete Hartmetall-Gleitringdichtung sollte nicht vorausgesetzt werden; der Pumpenhersteller muss die tatsächliche Wellendichtungskonstruktion festlegen.
Ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpe	Im Pumpmechanismus wird Öl verwendet; die Wellenabdichtung kann auf Lippendichtungen oder speziellen Rotationsdichtungen beruhen.	Wolframkarbid-Gleitringdichtungen sind anwendungsspezifisch und nicht universell einsetzbar.
Trockengas- oder berührungsloses Vakuumdichtungssystem	Ein speziell entwickelter Gasfilm trennt die Flächen während des Betriebs.	Unterschiedliche Flächengeometrie und Steuerungsphilosophie; nicht gleichwertig mit einer standardmäßigen, kontaktierenden Hartmetall-Gleitringdichtung

Die Gleitringdichtungen spielen eine entscheidende Rolle in der Flüssigkeitsringtechnologie. Das bedeutet jedoch nicht, dass jede Trockenschnecken-, Spiral-, Klauen- oder Drehschieberpumpe die gleiche Dichtungsanordnung verwendet.

Der Flüssigkeitsring und die Gleitringdichtung sind verwandt – aber nicht identisch.

Eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe nutzt eine Betriebsflüssigkeit im Gehäuse, um Kompressionskammern zu bilden und die Gasräume abzudichten. Die Flüssigkeit absorbiert außerdem die bei der Gaskompression entstehende Wärme.

Die Gleitringdichtung arbeitet an der Stelle, an der die rotierende Welle durch das stationäre Gehäuse verläuft. Ihre Dichtflächen benötigen eigene, kontrollierte Schmier- und Kühlbedingungen.

Je nach Pumpenkonstruktion können die Dichtflächen Folgendes aufweisen:

● Selbstspülung durch die Pumpe

● Äußere Spülung mit sauberem Wasser

● Kompatible Prozessflüssigkeit

● Pufferflüssigkeit in einer drucklosen Doppeldichtungsanordnung

● Druckbeaufschlagte Sperrflüssigkeit in einer doppelten Gleitringdichtung

● Eine speziell entwickelte Gaszufuhr in einer eigens dafür konstruierten, gasgeschmierten Dichtung

Das Vorhandensein von Betriebsflüssigkeit in der Pumpe beweist nicht, dass ausreichend saubere, kühle Flüssigkeit die Gleitringdichtungsflächen erreicht. Interne Kanäle können verstopfen, Prozessverunreinigungen können die Dichtflächen erreichen oder die Druckbedingungen können eine zuverlässige Zirkulation verhindern.

Wie Vakuum die Betriebsbedingungen der Dichtfläche verändert

1. Die Leckagerichtung kann sich umkehren.

Bei einer Überdruckpumpe tritt Prozessflüssigkeit üblicherweise nach außen aus. Im Vakuumbetrieb kann der atmosphärische Druck außerhalb der Pumpe höher sein als der Druck innerhalb der Dichtungskammer.

Die daraus resultierende Tendenz kann ein Lufteintritt nach innen sein.

Selbst wenn keine sichtbare Flüssigkeit aus der Pumpe austritt, kann Luft eindringen:

● Das erreichbare Vakuum verringern

● Erhöhen Sie die Gaslast an der Pumpe

● Sauerstoff in einen sauerstoffempfindlichen Prozess einbringen

● Die Lösungsmittelrückgewinnung oder Trocknung wird gestört.

● Die Robbenhautfolie stören

● Erzeugen Sie Blasen oder Schaum in der Dichtungsflüssigkeit

Daher müssen Dichtflächenbelastung, Sekundärdichtungsausrichtung und Patronenkonstruktion der tatsächlichen Druckrichtung standhalten, einschließlich Anfahr-, Abschalt-, Standby- und Prozessstörungsbedingungen.

2. Niedriger Druck kann die Verdampfung fördern.

Eine Flüssigkeit kann in einem Vorratsbehälter stabil bleiben, aber lokal verdampfen, wenn der Druck an den Dichtflächen ausreichend abfällt.

Lokale Erwärmung, Druckabfall oder Gaseintrag können Folgendes verursachen:

● Teilweises Aufblinken

● Gasblasen

● Ein instabiler Zweiphasenfilm

● Intermittierender trockener Kontakt

● Lärm und Vibrationen

Die Dichtungsflüssigkeit sollte daher anhand ihres Dampfdrucks bei der tatsächlichen Temperatur und dem Druck an der Dichtfläche bewertet werden, nicht nur anhand ihrer Viskosität bei Raumtemperatur.

3. Luft und Gase entziehen weniger Wärme als Flüssigkeiten

Wenn sich die Grenzfläche von einem stabilen Flüssigkeitsfilm in Gas oder Dampf ändert, nimmt ihre Fähigkeit zur Wärmeabfuhr normalerweise ab. Die Reibungswärme kann sich dann in den Kolbenringen konzentrieren.

Speziell entwickelte, trockenlaufende oder gasgeschmierte Dichtungen bewältigen diesen Zustand durch besondere Werkstoffe, Dichtflächengeometrie, Belastung und Gaszufuhr. Eine standardmäßige, nasslaufende Dichtung erlangt diese Eigenschaften nicht automatisch, nur weil sie an einer Vakuumpumpe montiert ist.

Schmierstoffanforderungen für Wolframkarbid-Dichtung Gesichter

Eine mechanische Dichtung mit Kontaktwirkung basiert üblicherweise auf einem mikroskopisch dünnen Flüssigkeitsfilm zwischen den Dichtflächen. Dieser Film erfüllt drei wesentliche Funktionen:

● Verringert den direkten Kontakt mit Rauheitsspitzen

● Entfernt Reibungswärme

● Unterstützt eine stabile Flächenbelastung und kontrollierte Leckage.

Schmierstoffeigenschaften im Überblick

Die der Gleitringdichtung einer Vakuumpumpe zugeführte Flüssigkeit sollte auf Folgendes geprüft werden:

● Viskosität bei Betriebstemperatur

● Schmierfähigkeit

● Dampfdruck

● Siede- oder Verdampfungsneigung unter Vakuum

● Chemische Verträglichkeit mit WC-Bindemittel, Kohlenstoff, Elastomeren und Metallteilen

● Feststoffgehalt

● Neigung zur Kristallisation, Polymerisation, Verkokung oder Ablagerungsbildung

● Wärmekapazität und Fähigkeit zur Abfuhr von Gesichtswärme

Warum übermäßiges Spülen nicht automatisch besser ist

Unzureichendes Spülen kann zu Hitze- und Kontaminationsproblemen führen, aber auch übermäßiges oder falsch druckbeaufschlagtes Spülen kann schädlich sein.

Es könnte sein:

● Überlastung des Prozesses oder des Trennsystems

● Das Produkt verunreinigen

● Änderung der Leistung des Vakuumsystems

● Erhöhung des Energieverbrauchs

● Es entsteht ein unerwünschter Druckunterschied an der Dichtung.

Spüldruck, Temperatur, Durchfluss und Einspritzort müssen den vom Pumpen- und Gleitringdichtungshersteller genehmigten Vorgaben entsprechen.

Thermische Regelung: Woher die Wärme kommt

Die Temperatur der Gleitringdichtung wird von mehr als nur der Temperatur des gepumpten Gases oder der Betriebsflüssigkeit beeinflusst.

Wärmequellen können sein:

● Reibung zwischen den Dichtflächen

● Viskose Scherung des Schmierfilms

● Gaskompression innerhalb der Vakuumpumpe

● Warme, umgewälzte Betriebsflüssigkeit

● Hohe Umgebungstemperatur

● Lager- oder Ausrichtungsprobleme

● Gesichtskontakt durch Vibrationen

● Verstopfte Kühl- oder Spülkanäle

In einer Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe absorbiert die Betriebsflüssigkeit Kompressionswärme. Erwärmt sich die Flüssigkeit zu stark, steigt ihr Dampfdruck, und die Vakuumleistung kann sich verschlechtern. Die Leistung des Flüssigkeitsrings wird maßgeblich von der Temperatur der Betriebsflüssigkeit beeinflusst; viele Leistungskennlinien basieren auf relativ kühlem Sperrwasser.

Warme Betriebsflüssigkeit kann daher zwei miteinander verbundene Probleme verursachen:

1. Geringere Leistung der Vakuumpumpe

2. Verringerte thermische Reserve an der Gleitringdichtung

Wie übermäßige Temperatur die Dichtung beschädigt

Gesichtsverzerrung

Die rotierenden und stationären Ringe können sich unterschiedlich schnell erwärmen. Ungleichmäßige Temperaturverteilung kann dazu führen, dass sich die Dichtflächen konisch verformen oder verformen, wodurch sich der Kontakt in der Nähe des Innendurchmessers, des Außendurchmessers oder einzelner Erhebungen konzentriert.

Ein Ring kann bei Raumtemperatur die Anforderungen an die Planheit erfüllen und dennoch nach thermischer Verformung seine korrekte Betriebsform verlieren.

Verlust des Flüssigkeitsfilms

Höhere Oberflächentemperaturen können die Viskosität der Flüssigkeit verringern und sie näher an den Verdampfungsort bringen. Unter Vakuum kann dies zu einem instabilen Gas-Flüssigkeits-Film und zeitweiligem direkten Kontakt führen.

Kohlenstoffverschleiß oder Verglasung

Bei einer Kombination aus Kohlenstoff und Wolframkarbid ist die Kohlenstoffseite oft die nachgiebigere und bewusst als Verschleißteil vorgesehene Komponente. Übermäßige Temperaturen können dennoch zu schnellem Verschleiß, Verglasung, Blasenbildung bei empfindlichen Sorten oder Beschädigungen der Schneidkanten führen.

Hartmetall-Wärmerisse und -Absplitterungen

Wolframcarbid ist verschleißfest und druckbeständig, jedoch können lokale Hitze, Temperaturschocks, Montagespannungen oder ungleichmäßiger Kontakt Mikrorisse oder Kantenabsplitterungen auslösen.

Beschädigung der Sekundärdichtung

O-Ringe, Faltenbälge, Keile, Dichtungen und Klebstoffe können ihre Elastizität oder chemische Stabilität verlieren, bevor der Hartmetallring sichtbare Schäden erleidet.

Praktische Methoden zur Kontrolle der Dichtungstemperatur

1. Für eine stabile Dichtungsflüssigkeitszirkulation sorgen.Überprüfen Sie Durchfluss, Druck, Temperatur und Richtung, anstatt anzunehmen, dass ein offenes Ventil eine effektive Zirkulation gewährleistet.

2. Kühle, umgewälzte Flüssigkeit, wo erforderlich.Ein Wärmetauscher oder die Zufuhr von Frischflüssigkeit kann erforderlich sein, wenn die Temperatur der Betriebsflüssigkeit durch Kompressionswärme und Umgebungsbedingungen ansteigt.

3. Halten Sie die Dichtungsflüssigkeit im flüssigen Zustand.An den Dichtflächen muss ein ausreichender Dampfdruckspielraum eingehalten werden.

4. Verunreinigungen entfernen.Filtration, Separation oder eine externe Spülung können erforderlich sein, wenn Kondensat, Ablagerungen, Feststoffe oder Prozessrückstände in den Kreislauf gelangen.

5. Achten Sie auf die richtige Balance und Belastung der Stirnfläche.Zu hohe Schließkraft erhöht die Reibung; unzureichende Belastung oder Gegendruck können die Stirnflächen destabilisieren.

6. Temperaturtrends überwachen.Ein Temperaturanstieg kann auf Durchflussblockaden, mangelhafte Kühlung, erhöhte Reibung, Fehlausrichtung oder veränderte Prozessbedingungen hinweisen, bevor es zu gravierenden Leckagen kommt.

Wenn ein Käufer einen Dichtring aus Wolframkarbid für eine Vakuumpumpe anfordert, sollte die erste Frage nicht lauten: „Welche Hartmetallsorte ist die härteste?“

Die ersten Fragen sollten lauten:

● Was trennt und befeuchtet die Oberflächen?

● Bleibt diese Flüssigkeit auch unter Vakuum flüssig?

● Wie wird die Wärme abgeführt?

● Kann atmosphärische Luft nach innen eindringen?

● Kehrt sich der Druck beim Anfahren oder Abschalten um?

● Sind Feststoffe oder korrosive Kondensate vorhanden?

● Welches Bauteil soll zuerst verschleißen?

Erst wenn diese Fragen beantwortet sind, sollte das Projekt sich mit WC-Co versus WC-Ni, Bindemittelanteil, Korngröße, Härte, Zähigkeit, Läppverfahren und Maßtoleranzen befassen.

Wir bei Langsun Carbide fertigenWolframkarbid-Dichtungsringegemäß Kundenzeichnungen und dokumentierten Betriebsbedingungen.

Der Hartmetallring bildet die verschleißfeste Dichtfläche. Der Schmierfilm und das Temperaturregelungssystem gewährleisten die Dichtwirkung.

Gleitringdichtungen aus Wolframkarbid bieten eine hohe Verschleißfestigkeit, Dimensionsstabilität und mechanische Belastbarkeit in Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen und anderen geeigneten Prozessvakuumsystemen.

Ihre Zuverlässigkeit hängt von mehr als nur der Härte des Karbids ab.

Das Gesamtsystem muss Folgendes kontrollieren:

● Dichtflächenschmierung

● Reibungs- und Kompressionswärme

● Betriebsflüssigkeitstemperatur

● Flüssigkeitsverdampfung unter Vakuum

● Lufteintritt nach innen

● Druckumkehr

● Feststoff- und chemische Verunreinigungen

● Planheit der Oberfläche und Montagespannung

Fürkundenspezifische Wolframkarbid-Dichtungsringe für VakuumpumpenLangsun Carbide empfiehlt, vor der Genehmigung der Hartmetallsorte die Pumpentechnologie, das Schmiermittel, die Methode der Temperaturregelung, die Druckrichtung, die Stirnflächenpaarung und die Ausfallhistorie festzulegen.

Ziel ist es nicht einfach, eine härtere Dichtfläche einzubauen. Vielmehr geht es darum, einen stabilen Schmierfilm und eine kontrollierte Temperatur aufrechtzuerhalten, damit die Dichtflächen plan und kompatibel bleiben und das Vakuumsystem während des gesamten geplanten Betriebsintervalls schützen können.

Häufig gestellte Fragen

Sind Gleitringdichtungen aus Wolframkarbid für Vakuumpumpen geeignet?

Ja, insbesondere bei Flüssigkeitsring- und Nassprozess-Vakuumpumpen, wo abrasive Verunreinigungen, mechanische Belastungen oder die Beibehaltung der Geometrie eine harte Lauffläche erforderlich machen. Die endgültige Eignung hängt vom Pumpentyp, der Laufflächenpaarung, der Schmierung, der Temperaturregelung, der chemischen Zusammensetzung und der Druckrichtung ab.

Muss die Gleitringdichtung einer Vakuumpumpe geschmiert werden?

Eine herkömmliche, nasslaufende Gleitringdichtung funktioniert so. Ihre Dichtflächen nutzen üblicherweise einen mikroskopisch dünnen Flüssigkeitsfilm zur Schmierung und Wärmeabfuhr. Speziell entwickelte, trockenlaufende und gasgeschmierte Dichtungen verwenden andere Materialien und eine andere Geometrie der Dichtflächen.

Schmiert der Flüssigkeitsring die Gleitringdichtung?

Bei einigen Pumpen erfolgt die Spülung der Dichtung über eine Selbstspülvorrichtung, jedoch nicht automatisch. Andere Konstruktionen erfordern eine externe Spülung oder eine doppelte Gleitringdichtung mit separatem Flüssigkeitssystem.

Warum kann eine Vakuumdichtung Luft nach innen durchlassen, ohne dass Flüssigkeit nach außen austritt?

Der atmosphärische Druck außerhalb der Pumpe kann höher sein als der Druck in der Dichtungskammer. Dadurch kann Luft durch beschädigte Dichtflächen, Sekundärdichtungen oder Gehäuseverbindungen in Richtung Vakuumseite gedrückt werden.

Sollte WC-Co oder WC-Ni verwendet werden?

WC-Co findet breite Anwendung, wenn Abriebfestigkeit und mechanische Zähigkeit im Vordergrund stehen. WC-Ni oder ein anderes korrosionsbeständiges Bindemittel kann in Betracht gezogen werden, wenn saure Kondensate, Chloride, Lösungsmittel oder andere Chemikalien die Bindemittelphase gefährden.

Referenzen

1. NASH, „2BV6 Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe“. Die Produktinformationen listen einfachwirkende, selbstspülende oder extern gespülte Gleitringdichtungen sowie doppeltwirkende Gleitringdichtungen mit externer Spülung auf.

2. NASH, „Technologie von Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen“. Die Quelle erklärt, dass die Betriebsflüssigkeit den inneren Flüssigkeitsring bildet und die Kompressionskammern erzeugt.

3. John Crane, „Mechanische Dichtungssysteme“. Die Quelle nennt Schmierung, Kühlung, Wärmeabfuhr, Phasensteuerung, Ausschluss von Verunreinigungen, Druckregelung und Überwachung als Funktionen von Dichtungssystemen.

4. John Crane, „Modulare Nass- oder Trockenpatronendichtung Typ 7848W/D“. Die Quelle unterscheidet eine herkömmliche Nasslaufdichtung, die eine externe Flüssigkeitsschmierung benötigt, von einer speziell angefertigten Trockenlaufversion, die spezielle Materialien und eine Gasversorgung verwendet.

5. Busch Vacuum Solutions, „Vakuumtechnologie für chemische und pharmazeutische Prozesse“. Die Quelle erklärt, dass die Betriebsflüssigkeit in einer Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe die Wärme der Kompression aufnimmt und als internes Dichtungsmittel dient.

6. EagleBurgmann, „Hochtemperatur-Stationärdichtungen Y14, Y44“. Die Produktinformationen listen Optionen für Vakuumanwendungen und Dichtflächenmaterialien auf, darunter Kohlenstoffgraphit, Siliziumkarbid und Wolframkarbid.

7. CERATIZIT, „Hartmetall“. Die Quelle erläutert die WC-Hartphase und die metallische Bindemittelstruktur und nennt Bindemittelgehalt und WC-Korngröße als wichtigste Variablen der Hartmetalleigenschaften.

8. John Crane, „API 682 Rohrleitungspläne“. Die Quelle beschreibt Spülsysteme als kontrollierte Fluidanordnungen, die zum Kühlen, Schmieren oder Reinigen von Gleitringdichtungen verwendet werden.

9. Edwards Vacuum, „7 Wartungsfehler, die zu vorzeitigem Ausfall von Vakuumpumpen führen“. Die Quelle behandelt die Überwachung von Temperatur, Druck, Ölzustand, Belüftung und Betriebsgrenzen und weist darauf hin, dass Überhitzung Dichtungen, Lager und interne Bauteile beschädigen kann.

Author | Allen

Allen ist Internationaler Marketingdirektor bei NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Mit über 5 Jahren Erfahrung im Bereich industrieller Verschleißteile und Wolframcarbid-Anwendungen arbeitet er mit Kunden in den Bereichen Öl und Gas, Ventil- und Durchflussregelung, Metallbearbeitung, chemische Verarbeitung, Pumpen, Oberflächenbehandlung, Bergbau und Mineralverarbeitung zusammen.

Sein Schwerpunkt liegt darauf, OEMs, Geräteherstellern, Ingenieurbüros und Beschaffungsteams bei der Auswahl zuverlässiger Wolframkarbid-Verschleißteile zu helfen, basierend auf realen Arbeitsbedingungen, Materialeigenschaften, Herstellbarkeit und Qualitätskontrollanforderungen.

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