Praktiker Konferenz TU Graz

Transkript

1 Verbesserung der Leistungsdaten flüssigkeitsgeschmierter Gleitringdichtungen durch strukturierte Gleitflächen LaserFace Technologie Bernhard Borngräber John Crane GmbH

2 Einführung Funktionsweise mechanischer Gleitringdichtungen Aktiver Schmierfilmaufbau Hydrodynamische Mikro-Nuten mit aktiver Leckagereduzierung Anwendungen Emissionsfreie Gleitringdichtung

3 Prozessdruck Federkraft Prozessdruck Federkraft Schließkraft Öffnungskraft Kontaktdruck Hydrostat. Druck Hydrodyn. Druck Kontaktdruck Hydrostat. Druck Hydrodyn. Druck

4 Aufgabe: Verbesserte Schmierung der Dichtflächen durch hydrodynamischen Film bei gleichzeitig niedrigen Leckagewerten Lösung: Bemusterung der Dichtflächen mit Strukturen zur Schmierung und Rückförderung des Produktes

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6 Drehmoment [Nm] GLRD mit Schmier- und Rückförderstruktur (Moment) konventionlle GLRD (Moment) GLRD mit Schmier- und Rückförderstruktur (Reibbeiwert) konventionlle GLRD (Reibbeiwert) Beispiel Wasser; 10 bar; 50 C; Welle 45 mm Reibbeiwert Drehzahl [1/min]

7 Relative Performance [Oil and Water Duty] 100 [%] Seal without Face Grooves Seal with Inlet Flow Grooves Only Seal with Inlet/ Return Flow Groove Pattern Face friction Leakage Seal Shaft [mm] Speed [rpm] Fluid Pressure [MPa] Spring Pressure [MPa] Equivalent Balance Ratio/ Load Factor Torque [Nm] Leakage [ml/hr] Enhanced Mineral Oil * Conventional Mineral Oil * 0.75 Enhanced Water Conventional Water * Calculated

8 Potentielle Anwendungen für LaserFace Flüchtige Medien bei denen konventionelle GLRD nur eine begrenzte Lebensdauer erreichen Reduzierung der Leistungsaufnahme, z.b. bei doppeltwirkenden Dichtungen Trouble shooting

9 Einsatzgrenzen Diese Technik ist zur Zeit nur bei sauberen Medien anwendbar, höhere Feststoffanteile im abzudichtenden Medium können die Funktion einschränken Die minimal erforderliche Temperaturmarge zum Siedpunkt des abzudichtenden Produktes beträgt bei flüchtigen Medien 3 5 Kelvin

10 Konventionelle Gleitringdichtung im Vergleich mit der LaserFace Technik

11 Test GLRD: konventionelle O-Ring GLRD mit bzw. ohne LaserFace Strukturen Drehzahl /min 56 ºC und 21 bar g API Plan 10 l/min Testdauer 200 h

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13 Verschleiß der Kohle (0.3 mm in 200 h). Beginnende Blisteringbildung mit Ausbrüchen am Innendurchmesser (Bild 1 und 2) Polierte Lauffläche am Gegenring durch Trockenlauf (Bild 3) Rechnerische Lebensdauer = 3 Monate Von links nach rechts Bild 1, 2 und 3

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15 Nur geringe Temperaturerhöhung bei GLRD mit LaserFace Profil. Dichtflächentemperatur ist nahezu identisch mit der Mediumstemperatur

16 Geringer Verschleiß (0.003 mm), hauptsächlich Einglättung (Bild 1). Glänzende Laufspuren am Gegenring, kein meßbarer Verschleiß. (Bild 2 und 3). Rechnereische Lebensdauer = 274 Months Von links nach rechts Bild 1, 2 und 3

17 GLRD Typ 48 XP Kombination LaserFace Gas-GLRD

18 Gasgeschmierte Sicherheitsdichtung 28 SC

19 PI PAH 5 4 Zur Fackel Stickstoffspülung bar Low Pressure Plant Nitrogen bar (1-15 psi) (optional)

20 Zusammenfassung Durch die Bemusterung der Dichtflächen mit Mikro-Nuten kann der Aufbau eines stabilen hydrodynamischen Schmierfilms erreicht werden. Durch die Kombination mit Rückfördernuten werden dabei niedrige Leckagewerte eingestellt. Das Potential dieser Technologie besteht in eine erheblichen Ausweitung der Einsatzgrenzen bei verbesserter Lebensdauer der Gleitringdichtungen In einer Reihe von Anwendungen wurde die Praxistauglichkeit bereits nachgewiesen Laserface kann bei Einzel- und bei Dualdichtungen eingesetzt werden.