Mechanik & Konstruktion
Von: јоbаbіkе, 30.10.2009 12:26 Uhr
Liebe/-r Experte/-in,
ich bin Maschinenbaustudent und bearbeite gerade in einer Projektarbeit ein Flusswasserkleinkraftwerk.
Dabei muss ich eine Wellendurchführung vom Durchmesser 400mm auf einer Bauraumlänge von <200mm gegen das Wasser abdichten.
Welche Dichtungsbauart ist denn hierfür geeignet? Mein Betreuer meint, ein Radialwellendichtring wäre da völlig ungeeignet, er würde eine Gleitringdichtung vorziehen. Aber bei 400mm Durchmesser wird die ja viel zu lang, oder?
Vielen Dank für die Hilfe, Johannes.



  1. Antwort von Wоlfgаng Dіgаmе 0
    Re: Dichtung
    Hallo Johannes,

    zuerst noch einige Fragen:

    Wie hoch ist die Wellendrehzahl?

    Welcher Differenzdruck steht an?

    Wie ist die Wasserqualität? Ist mit abrasiven Inhaltsstoffen zu rechnen?

    Steht evtl. sauberes Wasser (Trinkwasserqulität) als Sperflüssigkeit zur Verfügung?

    Auf den ersten Blick erscheint mir eine Radialwellendichtung auch etwas fraglich.

    Grüße

    Wolfgang D.
    1 Kommentare
    • Re^2: Dichtung
      Hallo Wolfgang,

      die Drehzahl beträgt max. 250 U/min, der Differenzdruck ist gleich dem statischen Wasserdruck in ca. 2m Tiefe, also ca. 0,2bar.
      Das Wasser ist normales Flusswasser mit Treibgut und allen Verschmutzungen, aber die Dichtung lässt sich ja etwas geschützt einbauen.
      Sperrflüssigkeit steht nicht zur Verfügung, und es soll zum Beispiel auch kein Schmieröl verwendet werden, weil das ja in den Fluss auslaufen kann.

      Momentan überlege ich, ob eine Stopfbuchspackung aus Teflon (PTFE) geeignet wäre.

      Vielen Dank für die Hilfe, Johannes.
  2. Antwort von Αndrеаѕ 0
    Re: Dichtung
    Hallo Johannes,

    bei der Frage -welche Dichtungsbauart- kann ich Ihrem
    Betreuer nur zustimmen, denn die Gleitringdichtung ist wesentlich besser auf die Dimension Ihrer Anlage abgestimmt. Ich rate Ihnen allerdings eine Gleitringdichtung aus Siliziumkarbid zu verwenden.

    Diese Übertrifft alle anderen Materialien bei weitem, da sie höheren Temperaturen standhält und extrem hart ist, z.B. hält Wolframkarbid Temperaturen bis 300°C stand, Siliziumkarbid dagegen kann bis 2000°C eingesetzt werden.

    Ich hoffe Ihnen damit weitergeholfen zu haben und wünsche viel Glück für den erfolgreichen Abschluss des Projektes.

    Gruß
    Andreas
    • Re: Dichtung
      Hallo Johannes,

      wende Dich an
      - Flowserve in Dortmund
      oder
      - Burgmann in Wolfratshausen,
      die werden Dir weiterhelfen.

      Grüße & viel Erfolg
      Dieter
      • Antwort von Μісһаеl Κ. 0
        Re: Dichtung
        Hallo!
        Ich denke auch das eine Gleitringdichtung funktionieren kann. Ich kenne zwar mich nicht in Turbinentechnik aus, allerdings bei Pumpen sehr gut und da sind fast immer Gleitringdichtungen eingesetzt. Und eine große Pumpe ist auch nichts anderes wie eine Turbine.
        gruß Micha
        • Antwort von Wоlfgаng Dіgаmе 0
          Re: Dichtung
          Hallo Johannes,

          Beinahe hätte ich vergessen zu antworten. Zu Deinem Problem möchte ich daher gleich Stellung nehmen.

          Die Dichtung ist gem. Deinen Angaben wie folgt belastet:

          dP = 0,2 bar einseitig
          N=250 U/min
          D= 400 mm
          v = 5,2 m/s
          Medium= Flusswasser
          t= 30 °C

          Die Anforderungen sind also sehr gering, also sind alle üblichen Dichtungstypen geeignet. Lediglich die Inhaltsstoffe des Flusswassers können sich auf die Standzeit der Dichtung negativ auswirken.

          Um es vorweg zu sagen: aus meiner Erfahrung mit Kühlwasserpumpen heraus würde ich eine axiale Gleitringdichtug bevorzugen. Die Wasserverschmutzungen sind hierbei unproblematisch, ebenso unruhiger Lauf (Unwucht), sehr lange Standzeit. Der Kosten-Mehraufwand lohnt sich wegen der Einsparungen seitens Reparaturen und Unterhalt.

          Als Alternative würde ich eine einfache Packungs-Stopfbüchse vorschlagen, mit graphitierten oder teflonisierten Packungen. Aufgrund des großen Duchmessers ist die Brille alerdings relativ nachgiebig, so dass die Einstellung der Leckage problematisch sein kann. Wenn, wie in meiner Firma, ein Dutzend Schlosser an der Brille herumschrauben kann (und manche meinen wenn eine Leckage fließt ist die Dichtung undicht und muß nachgestellt werden), dann ist sie bald hinüber. Allerdings lässt sich eine derartige Packung sehr schnell während eines kurzen Stilstands wechseln (sofern die Absperrplatten am Einlauf dicht sind, was wohl selten der Fall ist). Wegen der abrasiven Wasserinhaltsstoffe wird allerdings die Wellenoberfläche im Dichtungsbereich abgetragen und die Leckage wird so groß dass u.U. abgestellt werden muß. Die Welle muß dann aufgespritzt und geschliffen werden. In der Regel reichen dazu die Revisonsintervalle. Aber technisch einwandfrei wäre es, die Stopfbuchse mit sauberem Sperrwasser (Trinkwasserqualität) zu beaufschlagen. Wirksame konstruktive Massnahmen um Feststoffe von der Dichtung fernzuhalten kenne ichn nicht. Besonders in Hochasserzeiten ist der Feinsandanteil sehr hoch und das Zeug wird in alle Ecken und Fugen hineingespült. Da die Packungsstopfbüchse ja eine geringe Leckage zur Kühlung und Schmierung braucht, ist sichergestellt, dass die abrasiven Feinteile direkt zugeführt werden und schmirgeln können.

          Als weitere Alternative käme dann noch die radiale Gleitringdichtung in Frage. Für sie gilt im Wesentlichen das was ich zur Packungsstopfbuchse gesagt habe. Sie ist allerdings nicht so einfach zu montieren und rein subjektiv habe ich persönlich wenig Zutrauen in diese Art Dichtung.

          Bei Deinem Projekt geht es wohl um eine Studienarbeit, die Maschine wird wohl nie gebaut werden. In diesem Fall würde ich auf ein Packungs-Stopfbüchse zurückgreifen. Voith hat diese Dichtungen jahrelag eingesetzt, als es nichts anderes gab, und es ist erstaunlich, wie sich oftmals die Dichtunge und Wellen gehalten haben.

          Viel Erfolg be Deiner Arbeit. Es wär nett, wenn Du mir mitteilen würdest, wie Du Dich entschieden hast.

          Wolfgang D.
          2 Kommentare
          • Re^2: Dichtung
            Hallo Wolfgang,

            danke für deine Antwort.
            Deine Vermutung, die Turbine würde nie gebaut werden, stimmt allerdings nicht. Es geht konkret um eine Weiterentwicklung der hier: http://www.nptec.de/wasserkraft/kegelturbine.html dargestellten Turbine.
            Eine Stopfpackung hat leider den Nachteil, dass sie nicht radial vorgespannt ist. Das gefällt meinem Betreuer nicht.
            Momentan tendiere ich zu einem oder mehreren Wellendichtringen "WADB 9461" aus PTFE (Freudenberg). Die letzte Entscheidung ist das aber noch nicht, und es geht auch erstmal nur um einen Prototypen der Turbine.

            Viele Grüße, Johannes
          • Re^3: Dichtung
            Hallo Johannes,

            Danke für Deine Auskunft. Die von Dir angepeilte Dichtung scheint ja geradzu maßgeschneidert für Dein Problem sein. Dazu wünsche ich Dir viel Erfolg!

            Herzliche Grüße

            Wolfgang D.