Gespräch mit dem Gründer

Enthüllung der Geheimnisse langlebiger mechanischer Dichtungen

In der Betriebstechnik von Industrieanlagen fungieren mechanische Dichtungen als stillschweigende Helden – sie schützen unauffällig die Wellenenden von Fluidtransportanlagen. Sie müssen Medienaustritte verhindern, um die Produktionssicherheit zu gewährleisten, und gleichzeitig Reibungsverluste reduzieren, um die Energieeffizienz zu erhöhen. Diese scheinbar kleine Komponente steht in direktem Zusammenhang mit dem stabilen Betrieb zentraler Industriesektoren wie der chemischen Verarbeitung, der Energiewirtschaft und der Wasseraufbereitung. Ihr technologischer Stand gilt sogar als entscheidender Indikator für die Präzision und Ausgereiftheit der Ausrüstungsherstellung.

Herr Tong Hanquan, Gründer von Jiangsu Golden Eagle Fluid Machinery Co., Ltd., widmet sich seit 1976 bereits 50 Jahre lang diesem Bereich. Durch jahrzehntelange Beharrlichkeit hat er die gesamte Entwicklung miterlebt, bei der inländische mechanische Dichtungen sich vom Nachahmen zur eigenständigen Innovation weiterentwickelt haben. Heute haben wir den Vorsitzenden Tong eingeladen, um die Wirksamkeit mechanischer Dichtungen – von den grundlegenden Prinzipien bis hin zu praktischen Erfahrungen – zu erörtern und so die „Geheimnisse der Langlebigkeit“ dieser entscheidenden Komponente zu entschlüsseln.

Reporter : Herr Vorsitzender Tong, nach fünf Jahrzehnten in der Branche der mechanischen Dichtungen haben Sie deren Entwicklung und Wandel miterlebt. Beginnend mit den Grundlagen: Was ist beim Betrieb in flüssigen Medien der wichtigste Faktor zur Verlängerung der Lebensdauer mechanischer Dichtungen?

Vorsitzender Tong : Letztendlich kommt es darauf an, den Flüssigkeitsfilm aufrechtzuerhalten. Zwischen den Reibflächen der dynamischen und der stationären Ringe einer Gleitringdichtung sorgt ein durch das Medium gebildeter Flüssigkeitsfilm für essentielle Schmierung. Dieser Film wirkt als Schutzschicht – ohne ihn oder bei Instabilität des Films versagt die Dichtung schnell.

Reporter : Welche verschiedenen Schmierzustände gibt es zwischen diesen Reibflächen und wie beeinflussen sie die Lebensdauer der Dichtung?

Vorsitzender Tong : Basierend auf unserer Praxis und Forschung gibt es vier Hauptzustände:

Trockenreibung : Das schlimmste Szenario, bei dem keine Flüssigkeit auf die Reibfläche gelangt – lediglich Staub und oxidierte Schichten verbleiben. Dies führt unmittelbar zu Wärmeentwicklung, Verschleiß und schnellem Leckageaustritt. Zu Beginn meiner Karriere hatte ich zahlreiche Fälle, bei denen eine unsachgemäße Montage zu Trockenreibung führte und erhebliche Schäden verursachte.

Grenzschmierung : Theoretisch sind Dichtflächen niemals vollkommen glatt. Was als eben erscheint, weist immer noch mikroskopisch kleine Erhebungen und Vertiefungen auf. Wenn sich unter Druck Dichtmedium oder Fluid in den Spalt hineinbewegt, füllt es die Vertiefungen, jedoch nicht die Erhebungen. Die Vertiefungen profitieren von Schmierung, während die Erhebungen direktem Kontakt und Reibung ausgesetzt sind, was zu mäßigem Verschleiß und Wärmeentwicklung führt.

 

Halbflüssige Schmierung : Dies ist der ideale Zustand. Durch das Einbringen von „Makro-Dellen“ auf den Stirnflächen mittels Rillen wird ein dünner, aber stabiler Flüssigkeitsfilm aufrechterhalten. Dies verringert den Reibungskoeffizienten und gewährleistet eine effektive Abdichtung.

 

Vollständige Flüssigschmierung : Obwohl dies bei fehlender Reibung ideal erscheint, führt der übermäßig große Spalt zu Leckage—was kontraproduktiv ist.

Reporter : Es scheint, dass die halbflüssige Schmierung der anzustrebende ideale Zustand ist. Welche Faktoren müssen berücksichtigt werden, um dies zu erreichen?

Vorsitzender Tong : Ein umfassender Ansatz ist unerlässlich. Die Medieneigenschaften sind grundlegend – beispielsweise bilden Medien mit hoher Viskosität leichter Flüssigkeitsfilme als solche mit niedriger Viskosität. Druck, Temperatur und Gleitgeschwindigkeit sind ebenfalls entscheidend: Übermäßiger Druck kann den Flüssigkeitsfilm zerreißen, hohe Temperaturen können das Medium verdampfen lassen, und hohe Geschwindigkeiten können die Reibungswärme verstärken.

Bei Golden Eagle führen wir detaillierte Berechnungen dieser Parameter während des Kunden-Auswahlprozesses durch. Zudem müssen Faktoren wie die Anpassung des Endflächendrucks, die Gestaltung der Schmierstruktur und die Bearbeitungsgenauigkeit der Reibflächen optimiert werden. Während früher eine Oberflächenrauheit von Ra0,8 akzeptabel war, erreichen wir durch präzises Schleifen heute Ra0,02, was die Haltefähigkeit des Flüssigkeitsfilms erheblich verbessert.

Reporter : Sie erwähnten Schmierstrukturen – wir haben gehört, dass Golden Eagle über erhebliches technisches Know-how bei deren Verbesserung verfügt. Könnten Sie dies näher erläutern?

Vorsitzender Tong : Absolut. Die konstruktive Gestaltung ist eine unserer Kernkompetenzen.

Exzentrische Stirnflächen : Durch eine leichte Versetzung des Mittelpunkts des dynamischen oder stationären Rings von der Achse wird das Schmiermittel während der Drehbewegung in die Reibfläche „hineingezogen“. Der Grad der Exzentrizität muss jedoch präzise sein – eine zu große Versetzung führt bei hohem Druck zu ungleichmäßigem Verschleiß, und bei hohen Drehzahlen ist eine sorgfältige Konstruktion erforderlich, um Vibrationen durch Zentrifugalkräfte zu vermeiden. Diese Lektion haben wir am Beispiel von Dichtungen für Chemikalienpumpen auf die harte Tour gelernt und später mithilfe der Finite-Elemente-Analyse gelöst.

Stirnflächenverzahnung : Unter Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsbedingungen mindert die Rillenstruktur effektiv die Störung des Flüssigkeitsfilms, die durch Reibungswärme verursacht wird. Die Platzierung der Rillen ist entscheidend: Bei außen beaufschlagten Dichtungen sollten die Rillen im feststehenden Ring angebracht sein, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern; bei innen beaufschlagten Dichtungen ist der bewegliche Ring vorzuziehen, da die Zentrifugalkraft Verunreinigungen nach außen schleudert. Auch Form, Anzahl und Tiefe der Rillen sind wichtig – zu viele oder zu tiefe Rillen erhöhen die Leckage. Unsere keilförmigen Rillen haben die Schmierwirkung im Vergleich zu früheren rechteckigen Designs um 30 % verbessert.

 

Hydrostatische Schmierung : Dabei wird eine unabhängige Fluidquelle (z. B. eine Hydraulikpumpe) verwendet, um unter Druck stehenden Schmierstoff direkt auf die Reibfläche zu bringen, wodurch sowohl Schmierung als auch Widerstand gegen Mediendruck gewährleistet werden. Diese Konstruktion wird häufig in Hochdruck-Reaktorkesseln eingesetzt.

Reporter : Sind Schmierungsprobleme bei mechanischen Dichtungen in gasförmigen Medien komplexer?

Vorsitzender Tong : In der Tat sind sie schwieriger. Solche Bedingungen beinhalten oft unzureichende Schmierung, Probleme bei der Wärmeabfuhr und Anfälligkeit für Leckagen, was spezielle Konstruktionen erfordert, um einen stabilen Betrieb sicherzustellen. Wir verwenden typischerweise Trockenstoffdichtungen, die mikrometerfeine Nutstrukturen (z. B. spiralförmige oder T-förmige Nuten) nutzen, um hydrodynamische Effekte zu erzeugen, wodurch das Gas in einen ultradünnen Film (etwa 3–5 μm) komprimiert wird, um einen berührungslosen Betrieb zu ermöglichen. Bei einem Nachrüstprojekt für einen Hersteller von Gaskompressoren verlängerte dieser Ansatz die Lebensdauer der Dichtung von 3 auf 18 Monate.

Reporter : Gab es hinter diesen Innovationen viele Versuch-und-Irrtum-Erfahrungen?

Vorsitzender Tong : Absolut. In den 1980er Jahren, als wir an Dichtungen für Raffineriepumpen arbeiteten, experimentierten wir mit Stirnflächenverzahnung. Anfangs führten zu viele Rillen zu übermäßigem Leckage; zu wenige resultierten in Trockenreibung. Es dauerte mehr als 20 Versuche, um die optimalen Parameter zu finden. Heute profitieren junge Ingenieure von Computersimulationen, wodurch viel Probiererei entfällt. Ich betone jedoch immer, dass die Lücke zwischen Laborergebnissen und Feldbedingungen durch praktische Erfahrung geschlossen werden muss. Deshalb steht Golden Eagle seit jeher fest in der Branche – wir schätzen sowohl Theorie als auch Praxis.

Die heutige Diskussion mit Vorsitzenden Tong, von den Prinzipien der Flüssigkeitsfilmschmierung bis hin zu strukturellen Konstruktionen zur Verbesserung der Schmierung, hat die zugrundeliegende Logik hinter der Langlebigkeit mechanischer Dichtungen aufgezeigt. Im nächsten Interview wird Vorsitzender Tong tiefer in praktische Anwendungen eintauchen und Auswahlstrategien sowie Maßnahmen zur Fehlervermeidung bei mechanischen Dichtungen in verschiedenen Branchen untersuchen – darunter chemische Verfahrenstechnik, Pharmazie, Ölraffination und neue Materialien. Bleiben Sie dran!