Das wissenschaftlich-fertigungstechnische Zentrum ANOD
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PRODUKTE

STIRNDICHTUNGEN

Kuldyschew Alexander Kontstantinowitsch 

StellvertretenderGeschäftsführer, Chefkonstrukteur

DasNischniNowgoroderwissenschaftlich-fertigungstechnischeZentrumANOD (NPZANOD) wurde 1992 voneinerGruppederhochqualifiziertenFachleutegegründet, diesichfrühermitderEntwicklungderAusrüstungfürAtomkraftwerkebeschäftigten. Die bei der Projektierung und Herstellung er Erzeugnisse für die Atomenergiewirtschaft gesammelten Erfahrungen ließen während der kurzen Zeit wirkungsvolle Stirndichtungen für die Pumpen von Verdichtern, Rühreinrichtungen in der Gas-, Papier-, Hüttenindustrie, chemischen Industrie, im Erdölbergbau, in der erdölverarbeitenden Industrie und in der Wärmewirtschaft schaffen.

Zurzeit ist das NPZ ANOD eines der führenden unternehmen für Projektierung und Herstellung der Sterndichtungen. Heutzutage sind über 300 Projekte realisiert und ca. 6000 Dichtungen für 45 Betriebe hergestellt. Seit 2015 fing das NPZ ANOD an, trockene gasdynamische Dichtungen herzustellen.

Die im NPZ ANOD entwickelten Stirndichtungen  übersteigen wesentlich  in Bezug auf ihre Sicherheit, Dichtigkeit, Lebensdauer vorhandene inländische, und sehr oft aus ausländische Analoga.

Die Qualifikation und die Erfahrung der Fachleute, technische Ausstattung des NPZ ANOD ermöglichen  das Projektieren und die Herstellung der Stirndichtungen nach folgenden Kennwerten:

Temperatur des zu dichtenden Mediums,  С° 

bis 400

Durchmesser der zu dichtenden Welle 

bis 250

Welle-Umlauffrequenz, Um./Min.

bis 10000

Druck des zu verdichtenden Mediums, MPa

 bis 25

 

Sicherstellung der thermischen und Kraft-Stabilisierung der reibenden Flächen der Schleifringe in Kombination mit der genauen hydraulischen Balancierung ermöglichen den Einsatz der Stirndichtungen in einem breiten Bereich der Druck- und Temperatur-Werte, den Einfluss der ´Änderung von Betriebsdaten: Temperatur, Umdrehungsfrequenz, Druck in den vorgegebenen Grenzen der Kennwerte der Stirndichtungen auszuschließen.

Zu den Vorteilen der vom NPZ ANOD Stirndichtungen gehört Folgendes:

  1. Mögliche Installation an Stelle der Stopfbüchsen, Manschetten, Stirndichtungen in anderen Ausführungen ohne Nacharbeit der Aggregaten-Baugruppen.
  2. Ausführungsart als Spulenkörper, was bei der Herstellung alle notwendigen Prüfungen ermöglicht und nachfolgend ohne Ausbau an den Kunden zu liefern und  ohne zusätzliche Einstellungen zu montieren, wodurch Montagearbeiten minimiert werden.
  3. Erhöhte Sicherheit. Anzahl der Ausfälle der Stirndichtungen während des Betriebs ist minimal. So z.B. betonen die Fachleute der ZAO (geschlossenen AG) Tatneft-NK, dass der Einsatz der Stirndichtungen vom NPZ ANOD an 20 Pumpen führte dazu, dass während der 2 Betriebsjahre nur ein Ausfall der Stirndichtung zustande kam, früher aber gab es bis 12 Ausfälle jährlich. Die Fachleute der ОАО (offenen AG) NORSI betonen, dass nach dem Anbau von mehr als 100 Stirndichtungen die Zahl der Ausfälle sich um 5-6-fach reduzierte.
  4. Erhöhte Lebensdauer. Die im NPZ ANOD erzeugten Stirndichtungen besitzen in der Regel, eine Betriebsdauer von 15000 Stunden und mehr. Es ist genug zu sagen, dass die Stirndichtungen der Erdgas-Ladepumpen an den Gashauptrohrleitungen die Betriebsdauer vor dem Ausfall mehr als 20.000 Stunden haben.
  5. Hohe Dichtheit. Laut den festgesetzten Technischen Bedingungen betragen die Leckraten der zu verdichtenden Flüssigkeiten oder Sperrmittel für die Pumpen höchstens 2 t/h; für hochdrehzahlige Verdichter  unter mittelgroßen Umlaugleitgeschwindigkeiten in der Reibpaarung  > 50 m/s betragen die Leckraten  höchstens 50 t/h.
  6. Gute Reparaturmöglichkeit. Durch die Bauweise der Stirndichtungen ist einfache Installation von Antifriktionsringe in metallische Bügel vorgesehen, wodurch unbrauchbar gewordene Ringe und Gummiabdichtungen leicht zu ersetzen sind.

Wodurch besitzen die Stirndichtungen des NPZ ANOD eine wesentliche Lebensdauer und hohe Sicherheit? Ich würde einige davon betonen.

  1. Am meisten wird die Funktionsfähigkeit der Stirndichtung durch das Vorhandensein eines stabilen schmierenden  Flüssigkeitsfilms in dem dichtenden beweglichen Kontakt beeinflusst. Zur Sicherstellung von langer verschleißloser Funktion der Stirndichtung ist die Eckformung von friktiven Dichtungselementen und die Störung der Flächen im dichtenden beweglichen Kontakt zu minimieren.
    Es wird durch Folgendes erreicht:
    • Gleichstand von axialen hydraulischen Kräften und Momenten, die die Dichtungselemente beeinflussen. Die Berechnung von hydraulischen Kräften und Momenten, die die Dichtungselemente beeinflussen, wird viel leichter gemacht, wenn sie aus homogenen Stoffen hergestellt sind und aus Teilen mit einfacher Geometrie bestehen;
    • Aufteilung der Teile der Dichtungselemente, die die Dichtungsfunktion und die Kraftbelastung  erfüllen;
    • Verringerung der gegenseitigen Kopplungen von Teilen der Dichtungselemente;
    • richtige Auswahl der Passungen der Sitzringe;
    • Einsatz der Hydrodynamik-Element in den Dichtungen, mit der möglichen Funktion im Trockenreibung-Betrieb;
    • Sorgfältige Auswahl der Stoffe der Dichtungselemente.
  2. Sicherstellung eines optimalen Betriebs der Dichtungselemente. Es ist notwendig, die Wärmeentwicklung im dichtenden beweglichen Kontakt maximal zu minimieren und die Wärme von der Reinpaarung abzuleiten, sowie der von dem zu dichtenden heißen Mittel kommende Wärmeeffekt  zu reduzieren.
  3. Die richtige Auswahl der Stoffe und der Bauweise der sekundären Dichtung.
  4. Die Auswahl der Bauweise und der Stoffe der Mitnehmergeräte, die die Freiheit der axialen und Eckbewegungen von elastischen Elementen ermöglichen.
  5. Die Auswahl der Federausführungen, die das erste Andrücken bilden und die Beweglichkeit der beweglichen Elemente bei der Funktion sicherstellen.
  6. Qualitative Herstellung und Kontrolle von Elementen der Bauweise der Dichtungen.

Eine große Vielfalt der Bauweisen der Stirndichtungen ist in erster Linie durch verschiedene Ausführung der Stopfbuchsräume der Pumpen, verschiedene Medien  und Funktionskennwerte der Stirndichtungen verursacht.

Jedoch. Indem das NPZ ANOD die vorhandenen Bauweisen analysierte und eine riesige Arbeit in Bezug auf die Standardisierung und Typisierung der Baugruppen und Teile durchführte, wurden fünf Typen der Stirndichtungen für die Hauptpalette der Pumpen gebildet:

  • Typ UT (УТ) – Einzelstirndichtungenfür Pumpen und Aggregate mit den Rühreinrichtungen, wo als Betriebsmedien chemisch neutrale und ungiftige Flüssigkeiten mit der Temperatur bis 200 С° verwendet werden;
  • Typen UTD (УТД) und UTDH (УТДХDoppelstirndichtungen für den Betrieb in den Aggregaten, wo als Betriebsmedien Petroleumprodukte, Flüssiggase, Flüssigkeiten und die sie enthaltenden  Schadstoffe der Gefahrklassen 2, 3, 4 laut GOST 12.1.007-76 mit der Temperatur bis 200 °C  (Typ UTD) und Temperatur bis 4000 °С (Typ UTDH) verwendet werden.;
  • Typen UTT (УТT) und UTTH (УТTХ) -Tandem-Stirndichtungen für den Betrieb in den Aggregaten, wo als Betriebsmedien Petroleumprodukte, Flüssigkohlenwasserstoffgase, Flüssigkeiten und die sie enthaltenden Schadstoffe der Gefahrklassen 2, 3, 4 laut GOST 12.1.007-76 mit der Temperatur bis 200 °C (Typ UTT), mit der Temperatur  bis 4000 °С (Typ UTTH) verwendet werden. 

 Торцевые уплотнения АНОД

Alle Typen der Stirndichtungen für denselben Durchmesser der zu dichtenden Welle besitzen austauschbare Baugruppen: Reibpaarungen, Bügeln, O-Ringe, Federn, Mitnehmergeräte, Halteklemmen, Stutzen für Zuführung und Abführung der Sperr- und Kühlflüssigkeit – das reduziert wesentlich die Nomenklatur der zu verwendeten Teile. Die in den Reibpaarungen verwendeten Stoffe sind siliziertes Graphit, Siliciumkarbid. Die Gummidichtungen sind aus dem FPM-Gummi mit der erhöhten Wärmebeständigkeit (bis 250 ….300 °С) erzeugt.

Die Einzelstirndichtungen des UT-Typs sind in zwei Arten verfügbar: mit den Federn, die im gepumpten Produkt liegen, und mit den Federn, die außer dem gepumpten Produkt liegen. Die Stirndichtungen mit den Federn außer der Zone des gepumpten Produkts werden in den Fällen eingesetzt, wenn es die Möglichkeit besteht, dass die Löcher und die Federn mit den Schleifkörpern, Ablagerungen der Betriebsmedien u.a. gestopft werden. Die Stirndichtungen können sowohl innerhalb des Stopfbuchsraums, als auch  außen liegen, wenn der Stopfbuchsraum zu klein ist.

 

Die Doppelstirndichtungen und die Tandem-Stirndichtungen haben denselben Zweck und Einsatz, nur mit einem einzigen Unterschied, dass in der Doppelstirndichtung die innere Reibpaarung wegen des Drucks der Dichtflüssigkeit, und in der Tandem-Stirndichtung - von Dichtflüssigkeit beladen ist. Das Wartungssystem der Tandem-Sterndichtung besitzt ein einfachere Schema, denn kein Hochdruck der Dichtflüssigkeit benötigt wird. In den Fällen, wenn die Dichtflüssigkeit ins gepumpte Produkt nicht eindringen darf, werden Tandem-Stirndichtungen eingesetzt.

 

Торцевые уплотнения АНОД

Jedoch ist es beim Betrieb der Stirndichtungen in den Medien mit dem erhöhten Gehalt der Schleifmittel, sowie  in den hochviskösen Produkten und unter der halbtrockenen Reibung (es ist eine Gasblase höchst wahrscheinlich) Doppelstirndichtungen einzusetzen.

Die Lebensdauer der Stirndichtungen hängt von dem Temperaturbetrieb in der Dichtungskammer ab. Der Meinung der  zuständigen Fachleute nach erhöht die Senkung der Temperatur um 10 °С die Lebensdauer der Stirndichtung um das Doppelte. Das NPZ ANOD entwickelte und setzte Doppelstirndichtungen und Tandem-Stirndichtungen für die Flüssigkeiten mit der Temperatur des Betriebsmediums bis 400 °С ein. Dazu wird das Gehäuse der Stirndichtung an den Chiller angebaut. Der Kühlschrank wird in den Stopfbuchsraum mit einer geringen Spalte an der Welle und an Gehäuse installiert. Das Vorhandensein eines wirkungsvollen Chillers ermöglicht die Reduzierung der Temperatur in der Zone der Gummi-Ringe bis 70 °C und vorteilhafte Temperaturverhältnisse, Steigerung der Lebensdauer der Stirndichtung. Die UTTH und UTDH-Stirndichtungen haben ersetzbare Chiller, was die Arbeit der Mechaniker, die die Anlagen warten, erleichtert.

Es ist zu betonen, dass gute sichere Funktion der Stirndichtungen von der richtigen Auswahl der Stirndichtung, der richtigen Auswahl der Stoffe der Stirndichtung, dem Installationsschema und den qualifizierten Handlungen des Bedienpersonals abhängt, und das durch vieljährige Zusammenarbeit des Kollektivs des NPZ ANOD und der ОАО (offenen AG) NORSI bewiesen ist.

Wo die Fragen nicht augenblicklich, sondern  stossfrei und gezielt gelöst werden, wird ein gutes Ergebnis erreicht, und dann werden keine Sofortmaßnahmen und keine teure Importbeschaffungen benötigt.