Warum versagen Gleitringdichtungen aus Siliziumkarbid? 5 häufige Ursachen und Lösungen

Siliziumkarbid zeichnet sich durch hohe Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit aus. Es findet breite Anwendung in Gleitringdichtungen für petrochemische, metallurgische, Pumpen- und Ventilanwendungen. Siliziumkarbid-Gleitringdichtungen bilden eine entscheidende Schutzbarriere für den kontinuierlichen und stabilen Betrieb von Anlagen.

In der Praxis sehen sich viele Fabriken mit Dichtungsausfällen konfrontiert. Diese erhöhen nicht nur die Betriebs- und Wartungskosten, sondern bergen auch Sicherheitsrisiken durch Leckagen und Produktionsausfälle. Dieser Artikel konzentriert sich auf fünf häufige Ausfälle und deren Ursachen. Gleitringdichtungen aus Siliziumkarbid und bietet Verbesserungslösungen, um industrielle Betriebs- und Wartungsteams bei der effizienten Bewältigung von Dichtungsproblemen zu unterstützen.

Leckage

Undichtigkeiten sind das häufigste Problem bei Gleitringdichtungen aus Siliziumkarbid. Sie führen zum Austreten von Fördermedien und können Sicherheitsunfälle verursachen.

Es gibt fünf Hauptursachen für Leckagen. Zur besseren Übersicht sind in diesem Abschnitt die Ursachen in der linken Spalte und die Lösungen in der rechten Spalte dargestellt.

Reibungs- und Verschleißversagen

Reibung und Verschleiß sind zwei Hauptgründe für die Degradation und die verkürzte Lebensdauer von Siliziumkarbid-Gleitringdichtungen.

Ursachen

Bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten führt die Reibung zwischen den Dichtflächen von Gleitringdichtungen schließlich zu Oberflächenverschleiß oder Kratzern, wodurch die Dichtungswirkung verringert wird.

Wenn sich keine Flüssigkeit im Dichtungsraum befindet, kommt es zwischen den Reibpartnern zu Trockenreibung. Unter diesen Bedingungen unterliegt der rotierende SiC-Ring starkem Verschleiß, während der stationäre Ring anfällig für thermische Rissbildung ist.

Zusätzlich wirken feste Partikel im Medium kontinuierlich auf die Dichtflächen ein. Dieser Verschleiß verstärkt sich in partikelhaltigen Medien deutlich.

Lösungen

Bei Geräten mit geringem Stromverbrauch kann eine Kombination aus Siliziumkarbidkeramik und Graphit verwendet werden, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren.

Falls Siliciumcarbid erforderlich ist, können Sie Bauteile verwenden, die durch druckloses Sintern oder Reaktionssintern hergestellt wurden.

Achten Sie außerdem auf ausreichend Schmiermittel in der Dichtungskammer, um Trockenreibung zu vermeiden. Mithilfe von Schmierstoffüberwachungsgeräten können Sie rechtzeitig Schmiermittel nachfüllen.

Bei der Bearbeitung von Feststoffpartikeln können Sandschutzringe eingesetzt werden, um Verunreinigungen abzufangen. Die Schmierung der Dichtfläche lässt sich zudem durch Wasser- oder Feststoffschmierung optimieren. Dies trägt zur Bildung eines Schmierfilms mit niedriger Scherspannung bei und hält den Reibungskoeffizienten in einem akzeptablen Bereich.

Überhitzungs- und Korrosionsversagen

Überhitzung und Korrosion wirken stets zusammen und beschleunigen so das Versagen von SiC-Gleitringdichtungen.

Ursachen

Die meisten Überhitzungsprobleme entstehen durch unzureichende Schmierung und Dichtungsmaterialien oder durch die unzureichende Wärmeabfuhr aufgrund von Reibung. Sie beschleunigen außerdem die Alterung von O-Ringen und beeinträchtigen so die Dichtungsstruktur.

Korrosive Medien wie starke Säuren, starke Laugen und organische Lösungsmittel greifen Dichtungsteile aus Siliciumcarbid an. In stark oxidierender Umgebung verstärkt sich die Korrosion deutlich, wenn Siliciumcarbid mit unzureichender Reinheit verwendet wird.

Darüber hinaus oxidiert SiC in einer sauerstoffarmen Umgebung zu losem SiO-Pulver anstatt zu einem SiO₂-Film. Dies verschlimmert den Korrosionsverschleiß.

Lösungen

Um Überhitzung zu vermeiden, optimieren Sie Ihr Kühlsystem. Je nach Wärmelast sollten Sie natürliche Kühlung, interne Umwälzkühlung oder externe Spülkühlung einsetzen, um die Temperatur der Dichtung zu regulieren. Spülkühlung kann zudem die Ansammlung von Verunreinigungen verhindern.

Wählen Sie geeignete SiC-Werkstoffe entsprechend der Korrosivität des Mediums. Für stark oxidierende Medien ist drucklos gesintertes oder heißgepresstes Siliciumcarbid vorzuziehen. Unter korrosiven Bedingungen sollten Dichtungsringe beschichtet werden, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Überprüfen Sie regelmäßig die Zusammensetzung des Mediums und tauschen Sie beschädigtes Material rechtzeitig aus.

Reibungspaar-Kettenbiss

Dieser Fehler tritt üblicherweise bei Maschinen mit geringer Leistung und niedrigem Anlaufdrehmoment auf, wie beispielsweise Kreiselpumpen. Das Festfressen der Dichtungsteile verhindert den Start der Maschine.

Ursachen

Der Hauptgrund liegt in der ungeeigneten Kombination der Reibpartnermaterialien. Beispielsweise kann bei einer Dichtungskombination aus Graphit und Siliziumkarbid der stationäre SiC-Ring am Graphit haften bleiben und so einen Fresswiderstand verursachen.

Eine Diskrepanz zwischen der Dichtungsauswahl und der Geräteleistung oder den Betriebsbedingungen kann ebenfalls zu häufigen Ausfällen durch Festfressen führen.

Lösungen

Wählen Sie die Dichtungskomponenten unbedingt entsprechend der Geräteleistung und den Betriebsbedingungen aus. Bei der Zusammenstellung der Reibpaarmaterialien sollten Paare mit komplementären Materialeigenschaften bevorzugt werden.

Darüber hinaus ist eine kontinuierliche Wartung von Siliziumkarbid-Gleitringdichtungen erforderlich. Reinigen Sie die Reibpaare regelmäßig, um anhaftenden Graphit oder Verunreinigungen zu entfernen.

Prüfen Sie das Reibpaar vor Inbetriebnahme des Geräts. Bei Blockierung muss es demontiert und gereinigt werden, um Schäden am Gerät durch erzwungenes Starten zu vermeiden.

Beschädigung der Dichtung und unsachgemäße Installation

Siliziumkarbidkeramik ist spröde und erfordert eine äußerst anspruchsvolle Installation. Unsachgemäße Installation ist der Hauptgrund für Beschädigungen der Dichtung, die einen Austausch erforderlich machen.

Ursachen

Eine ungleichmäßige Montage des stationären Rings führt zu Vibrationen zwischen dem rotierenden und dem stationären Ring. Hält dieser Zustand an, kann dies zu Absplitterungen oder Brüchen der Dichtungsringe führen.

Lösungen

Prüfen Sie die Dichtung vor der Montage. Entfernen Sie Grate und Flecken, um sicherzustellen, dass die Dichtflächen sauber sind.

Bei der Montage sollte eine Führungsvorrichtung für die O-Ringe vorgesehen werden, um Kratzer zu vermeiden. Die Ausrichtung des feststehenden Rings muss sorgfältig kontrolliert werden, um Betriebsschwingungen zu reduzieren.

Abschluss

Das Versagen von Gleitringdichtungen aus Siliziumkarbid ist kein Zufall, sondern auf bestimmte, bisher vernachlässigte Details zurückzuführen. Die Kenntnis der Versagensmuster und Lösungsansätze für Gleitringdichtungen aus Siliziumkarbid ist ein effektiver Weg, die Lebensdauer der Dichtungskomponenten zu verlängern.

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Vielen Dank fürs Lesen. Ich hoffe, dieser Artikel war hilfreich.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche ist besser, eine Gleitringdichtung aus Siliziumkarbid oder aus Wolframkarbid?

Siliziumkarbid eignet sich besser für Hochtemperatur- und korrosive Umgebungen. Wolframkarbid ist zäher und besser für Hochdruckanwendungen geeignet.

2. Welche zwei Haupttypen von Gleitringdichtungen gibt es?

Komponentendichtungen und Kartuschendichtungen. Komponentendichtungen erfordern eine manuelle Ausrichtung für die Montage. Kartuschendichtungen sind vormontiert, was die Montage vereinfacht.

3. Kann eine Gleitringdichtung trockenlaufen?

Nein. Trockene Reibung verursacht Verschleiß und thermische Rissbildung.

4. Sollte ich eine Gleitringdichtung schmieren?

Ja. Es ist unerlässlich, einen Schutzfilm zu bilden, der Reibung und Verschleiß reduziert.

5. Was muss ich vor dem Einbau einer neuen Gleitringdichtung beachten?

Prüfen Sie zunächst die Dichtung auf Beschädigungen. Reinigen Sie die Dichtflächen, um Grate oder Verunreinigungen zu entfernen. Stellen Sie sicher, dass alle Befestigungselemente und O-Ringe mit Ihrem spezifischen Medium kompatibel sind.

6. Wie dicht muss eine mechanische Dichtung sein?

Die Befestigungselemente müssen fest angezogen werden, um ein Lösen zu verhindern. Vermeiden Sie jedoch übermäßigen Druck auf die spröden Keramikoberflächen.

7. Welches Öl verwenden Sie für Gleitringdichtungen?

Die Wahl des Schmierstoffs hängt vom Medium und der Betriebstemperatur ab. Verwenden Sie eine saubere, geeignete Sperrflüssigkeit oder ein Schmiermittel. Häufig kommt ein niedrigviskoses Hydrauliköl oder ein spezielles synthetisches Schmiermittel zum Einsatz.

Referenz

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