Ursachen für das Versagen von mechanischen Dichtungen

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1. Leckage bei der Installation zur Statischen Prüfung. Nach der Montage und Justierung des mechanischen Dichtungssystems wird in der Regel ein Stilleinsatz durchgeführt, um die Leckmenge zu überprüfen. Wenn die Menge des Lecks gering ist, liegt das meist an Problemen mit den Dichtungen des beweglichen oder festen Rings ； Bei einem hohen Leckagegrad deutet dies auf Probleme im Reibpaar zwischen dem beweglichen und dem festen Ring hin. Auf der Grundlage der ersten Beobachtungen bezüglich des Leckvolumens und der Bestimmung des Leckortes wird anschließend manuell das Rad gedreht, um weitere Beobachtungen durchzuführen. Falls sich das Leckvolumen nicht deutlich ändert, liegt ein Problem mit den Dichtringen des statischen und dynamischen Rings vor ； Wenn sich die Leckmenge beim Drehen des Antriebskörpers deutlich ändert, kann man davon ausgehen, dass es Probleme mit der Reibfläche zwischen dem beweglichen und dem festen Ring gibt ； Wenn das Leckmedium axial ausgestoßen wird, liegt meist ein Problem mit dem Dichtring des beweglichen Rings vor. Wenn das Leckmedium in alle Richtungen spritzt oder durch die Wasserkühlungslöcher austritt, liegt in der Regel ein Versagen des Dichtrings des festen Rings vor. Außerdem können auch Leckkanäle gleichzeitig vorhanden sein, es gibt jedoch in der Regel eine Haupt- und Nebenunterscheidung; bei genauer Beobachtung und Kenntnis der Struktur lässt sich dies sicher richtig beurteilen. 2. Lecks während des Probelaufs. Nach der statischen Prüfung hemmt die durch die hohe Drehzahl beim Betrieb entstehende Zentrifugalkraft das Austreten des Mediums bei mechanischen Pumpendichtungen. Daher ist bei Probelauf-Tests ein Leck im mechanischen Dichtungssystem im Wesentlichen auf eine Beschädigung der Reibflächen zwischen dem beweglichen und dem festen Ring zurückzuführen, sofern keine Defekte in den Dichtungen zwischen den Wellen oder an den Endkappen vorliegen. Die Hauptfaktoren, die zu einem Versagen der Dichtung zwischen den Reibflächen führen, sind: (1) Während des Betriebs entstehen aufgrund von Phänomenen wie Vakuum, Luftzerstörung oder Überdruck erhebliche axiale Kräfte, wodurch sich die Kontaktflächen des beweglichen und des festen Rings voneinander trennen ； (2) Bei der Montage des mechanischen Dichtungsmechanismus wird eine zu große Kompression erzeugt, wodurch die Oberflächen der Reibpartner stark abgenutzt und beschädigt werden ； (3) Der Dichtring des beweglichen Rings ist zu straff – der Feder ist es nicht möglich, die axiale Spielweite des beweglichen Rings anzupassen ； (4) Der Dichtring des statischen Rings ist zu locker; wenn sich der bewegliche Ring axial bewegt, löst sich der statische Ring von seinem Sitz ； (5) Im Arbeitsmedium sind partikuläre Stoffe enthalten, die während des Betriebs in die Reibflächen gelangen – an den Verschlußflächen der beweglichen und festen Ringe ； (6) Falsche Auswahl bei der Konstruktion – zu niedriger Druck an den Dichtflächen oder große Kälteverformbarkeit des Dichtmaterials usw. Das oben beschriebene Phänomen tritt während der Probefahrt häufig auf. Manchmal kann es durch eine entsprechende Anpassung des Ruheringsockels beseitigt werden, doch in den meisten Fällen ist ein erneutes Demontieren und Montieren sowie der Austausch der Dichtungen erforderlich. Versagen aufgrund des Verlusts der Schmierschicht an den beiden Dichtflächen: a) Aufgrund der Lasten, die durch die Dichtflächen entstehen, kommt es bei Betrieb der Pumpe ohne Flüssigkeit im Dichtraum zu Reibung ohne Schmierung ； b) Der Druck des Mediums liegt unter dem Sättigungsdampfdruck, wodurch die Flüssigkeitsschicht an den Endflächen verdampft und somit die Schmierung verloren geht ； c) Wenn es sich um leicht entflammbare Stoffe handelt, kann es bei Ablagerungen oder Verstopfungen im Kühlsystem der mechanischen Dichtung dazu kommen, dass durch die Reibung an den Endflächen sowie durch die Bewegung der drehenden Komponenten Wärme erzeugt wird. Dadurch steigt der Sättigungsdampfdruck des Stoffes – was wiederum dazu führt, dass der Druck des Stoffes unter seinen Sättigungsdampfdruck fällt. Versagen des mechanischen Verschlusses aufgrund von Korrosion: a) Punktverschleiß der Verschlussflächen, bis hin zum Durchdringen. b) Aufgrund der Verbindung des Tungstencarbidenrings mit dem Edelstahlsockel kann es während der Nutzung zu interkristalliner Korrosion am Edelstahlsockel kommen ； c) Gewalzte Metallmembranen, Federn usw. können unter dem gemeinsamen Einfluss von Spannungen und Mediumkorrosion leicht reißen. Versagen der mechanischen Dichtung aufgrund von Hitzeeffekten: a) Wärtschäden sind das häufigste Versagensphänomen bei Ölpumpen mit hohen Temperaturen, wie z. B. Ölraumpumpen, Raffineriepumpen sowie Pumpen am Boden von Destillationskolonnen. An den Dichtflächen können radiale Risse entstehen, wenn es zu trockenem Reiben kommt, wenn die Kühlmittelzufuhr plötzlich unterbrochen wird, wenn Verunreinigungen in die Dichtflächen gelangen oder wenn es zu einem Vakuum kommt ； b) Die Graphitkarbung ist einer der Hauptgründe für Versagen der Dichtung bei Verwendung von Kohlenstoff-Graphitringen. Da beim Gebrauch, sobald der Graphitring die zulässige Temperatur überschreitet (in der Regel zwischen -105 und 250 °C), an seiner Oberfläche Harz entsteht. In der Nähe der Reibflächen kohlenstoffisiert das Harz. Wenn ein Bindemittel vorhanden ist, entsteht Schaum, wodurch die Dichtflächen weicher werden und es zu mehr Leckagen kommt – somit versagt die Dichtung ； c) Hilfsdichtungen (z. B. Fluorkautschuk, EPDM-Kautschuk, reiner Kautschuk) altern bei Überschreitung der zulässigen Temperatur schnell, rissen auf, verhärten und verlieren ihre Elastizität. Der derzeit verwendete flexible Graphit ist hitzebeständig und korrosionsbeständig, weist jedoch eine schlechte Elastizität auf. Außerdem ist es brüchig und kann bei der Montage leicht beschädigt werden. Versagen der Dichtung aufgrund von Abnutzung der dichtenden Oberflächen: a) Materialien, die für die Reibpartner verwendet werden, weisen eine geringe Abnutzungsbeständigkeit auf, der Reibungskoeffizient ist hoch sowie der Druck auf den Oberflächen – einschließlich des Drucks durch die Federn – ist zu groß. All das verkürzt die Lebensdauer der mechanischen Dichtung. Für gebräuchliche Materialien ist die Reihenfolge nach Abnutzungsbeständigkeit wie folgt: Siliziumkarbid – Kohlenstoffgraphit, Hartmetall – Kohlenstoffgraphit, Keramik – Kohlenstoffgraphit, beschichtete Keramik – Kohlenstoffgraphit, Siliziumnitridkeramik – Kohlenstoffgraphit, Hochgeschwindigkeitsstahl – Kohlenstoffgraphit, durch Aufschweißen hergestelltes Hartmetall – Kohlenstoffgraphit. b) Bei Medien, die Festpartikel enthalten, ist das Eindringen von Festpartikeln in die Dichtflächen die Hauptursache für das Versagen der Dichtung. Die festen Partikel, die in die Endflächen der Reibpartner eindringen, wirken als Schleifmittel und verursachen eine starke Abnutzung des Verschlusses, wodurch dieser versagt. Ein angemessener Spalt zwischen den Dichtflächen, das Gleichgewicht der mechanischen Dichtung sowie das Verdampfen der Flüssigkeitsschicht auf den Dichtflächen sind die Hauptgründe dafür, dass diese sich öffnen und somit Feststoffpartikel eindringen können. c) Das Ausgleichsniveau β der mechanischen Dichtung beeinflusst ebenfalls den Verschleiß der Dichtung. Im Allgemeinen ist ein Ausgleichsgrad von etwa β=75 % am geeignetsten. β