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Abbildung 1. Kreiselpumpendiagramm, das die Strömungsrichtung aus dem Auslass auf der Hochdruckseite zeigt. (Bildquelle: Metcar)

Sowohl Laufrad- als auch Gehäuseverschleißringe werden häufig in Kreiselpumpen verwendet. Diese Pumpen werden in vielen Anwendungen zur Energieübertragung durch Zentrifugalkraft eingesetzt. Wenn sich das Laufrad der Kreiselpumpe dreht, wird die Flüssigkeit entlang des Umfangs nach außen gedrückt und lenkt die Strömung in Richtung des Pumpenauslasses, wie in dargestelltAbbildung 1.

Da Kreiselpumpen Flüssigkeiten bewegen müssen, indem sie der Flüssigkeit kinetische Energie hinzufügen, arbeitet das Laufrad mit hohen Geschwindigkeiten. Leider können diese hohen Drehzahlen aufgrund der Wellendurchbiegung zu übermäßigem Verschleiß des Laufrads und des Gehäuses führen.

Wie Verschleißringe die Pumpeneffizienz steigern Die Durchbiegung der Welle und der daraus resultierende Verschleiß der Pumpenteile können durch den Einsatz von Verschleißringen reduziert werden. Verschleißringe tragen dazu bei, das Laufspiel zwischen Laufrad und Gehäuse zu verringern, was zur Erhöhung der Wellensteifigkeit und zur Minimierung von Vibrationen im System beiträgt.

Die Reduzierung des Laufspiels führt zu einer höheren Effizienz der Pumpe. Gemäß dem Lomakin-Effekt trägt die Verwendung von Verschleißringen zur Aufrechterhaltung eines kleinen Laufspiels zur Stabilisierung des Systems bei.

Ein stabilisiertes System ist weniger anfällig für Wellendurchbiegungen, die sich negativ auf das Laufspiel auswirken können. Beispielsweise kann eine Durchbiegung der Welle zu einem unterschiedlichen Laufspiel um die Welle führen, was dazu führt, dass mehr Medien von der Hochdruck-Auslassseite der Pumpe zur Niederdruck-Saugseite austreten.

Die Vorteile nichtmetallischer Verschleißringe Nichtmetallische Verschleißringe wie Kohlenstoff/Graphit sind ein hervorragender Ersatz für metallische Verschleißringe. Verschleißringe aus Kohlenstoff/Graphit eliminieren die Möglichkeit eines Kontakts von Metall zu Metall bei Wellenauslenkungen, der zu Festfressen oder Abrieb führen kann, und bieten eine selbstschmierende, nichtmetallische Oberfläche, gegen die das Laufrad laufen kann, wenn ein Fehler auftritt.

Kohlenstoff/Graphit lagert auf der Gegenfläche, gegen die es läuft, einen Graphitfilm ab, der im Wesentlichen gegen sich selbst läuft und die Metallteile der Pumpe schützt.

Darüber hinaus haben Teile aus Kohlenstoffgraphit einen niedrigen Reibungskoeffizienten, 0,10 – 0,25 für Trockenlaufanwendungen und weniger für Unterwasseranwendungen, was dazu führt, dass beim Laufen gegen die Gegenfläche weniger Wärme erzeugt wird.

Kundenspezifische Verschleißringqualitäten Während Kohlenstoff/Graphit eine vorteilhafte Ausfallsicherheit bietet, ist es auch von Vorteil, wenn die Pumpe erfolgreich läuft. Kohlenstoff/Graphit kann mit verschiedenen Metallen, Harzen oder Oxidationsinhibitoren imprägniert werden, um vielen Anwendungsumgebungen standzuhalten. Metcar produziert Kohlenstoffgraphit mit Imprägnierungen, die dazu führen, dass Teile extremen Temperaturen (>1000 ⁰F), Drücken und Chemikalien standhalten.

Der Wechsel zu Kohlenstoff-/Graphit-Verschleißringen hat, wie oben erwähnt, zahlreiche Prozess- und Systemvorteile. Es ist auch eine hervorragende vorbeugende Maßnahme, um den Verschleiß anderer Pumpenkomponenten zu vermeiden, deren Austausch viel teurer ist.

Autor: Keri Hardyal

Quelle: Metallized Carbon Corporation