Packungsdichtungen
Packungsdichtungen sind eine traditionelle Methode zur Abdichtung von beweglichen Teilen in Maschinen, insbesondere in Pumpen und Ventilen. Sie bestehen aus geflochtenen Materialien, die in rechteckigen, quadratischen oder trapezförmigen Querschnitten hergestellt werden und in eine sogenannte Stopfbuchse eingesetzt werden. Packungsdichtungen können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, darunter Graphit, PTFE oder Naturfasern, je nach Anwendung und zu dichtenden Medien. Obwohl moderne Dichtungslösungen wie Gleitringdichtungen in vielen Anwendungen Packungsdichtungen ersetzt haben, werden sie weiterhin wegen ihrer Einfachheit, ihrer Zuverlässigkeit und ihrer Fähigkeit, in rauen Umgebungen zu arbeiten, geschätzt.
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Packungsdichtungen
Stopfbuchspackungen sind Berührungsdichtungen zur Abdichtung gleitender Flächen. Für die Abdichtung druckbelasteter Medien bei schnell drehenden Wellen wurden Stopfbuchspackungen von Gleitringdichtungen weitgehend ersetzt. Durch die große Berührfläche verbunden mit einer hohen Pressung, die zur leckagearmen Abdichtung notwendig ist, verursachen Stopfbuchspackungen relativ viel Reibung verglichen mit Gleitringdichtungen.
Zum Abdichten von Pumpen und Armaturen sind Stopfbuchspackungen aber nach wie vor unerlässliche und – richtig eingesetzt – äußerst sichere und zuverlässige Dichtungen.
Ihre hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit und ihre gute chemische und physikalische Resistenz, auch gegen abrasive Medien, macht die Stopfbuchspackung manchmal zur einzig verwendbaren Dichtung.
Das eigentliche Dichtelement ist die Packung. Sie besteht aus einem engmaschigen Gerüst aus maschinell miteinander verflochtener Garne mit eingebrachter Imprägnierung. Die Imprägnierung schließt die Hohlräume im Packungsgeflecht und sorgt somit für eine optimale Querschnittsdichte, um Leckagewege durch die Packung zu vermeiden. Weiter ermöglicht die Imprägnierung, je nach Anforderung, eine erhöhte Medienresistenz, optimierte Laufeigenschaften und eine verbesserte Wärmeabfuhr.
Die Meterware Packung wird zur Montage in Packungsringe zugeschnitten. Die konfektionierten Packungsringe werden in den Packungsraum eingelegt und durch eine Stopfbuchsbrille mittels Schrauben und eventuell zusätzlichen Federn axial verspannt. Durch radiale Ausdehnung legt sich die Packung an die Ringraumwand und die Welle/Stange an, so dass sie radial nahezu vollständig abdichten. Zudem bewirkt die Verpressung der Packung, dass innere Hohlräume der Dichtung verschlossen werden.
Eine absolute Dichtheit ist nicht möglich. Gerade bei dynamischer Abdichtung, wie beim Abdichten von Pumpenwellen, ist eine geringe Leckage sogar nötig. Das durchdringende Medium fungiert hierbei als Schmierung der Dichtstelle, um übermäßige Erwärmung durch Reibung zu verhindern. Bei fehlender oder ungenügender Medienversorgung der Dichtstelle, ist daher eine zusätzliche Schmierung mittels Schmierstoffgeber oder Fettpumpe einzusetzen.
Zudem muss die eigestellte Vorspannung der Packung noch die Leichtgängigkeit der Welle gewährleisten.
Die Vorspannung der Packung ist durch die Stopfbuchsbrille axial einstellbar.
Der Dichtspalt wird auf das für die Funktion erforderliche Minimum eingestellt. Es gilt hierbei auch auf vorliegende Betriebsbedingen zu achten. Eine im Einbau leichtgängige Welle kann sonst bei Betriebstemperatur – und unterschiedlicher Wärmeausdehnung der Packung, des Gehäuses oder der Welle – zum Verklemmen oder hoher Leckage führen.
Dies kann verhindert werden, wenn Stopfbuchsbrillen mit Federn vorgespannt werden, die eine selbsttätige Nachstellung ermöglichen. Dies gilt auch bei Verschleiß der Packungen bzw. kann durch Nachziehen der Stopfbuchsbrille die Leckage wieder verringert werden.
In Armaturen eingesetzte Stopfbuchspackungen dienen zur Abdichtung quasistatischer Bauteile, Beispielsweise Ventilspindeln. Hier kann die Vorspannung – und damit das Dichtvermögen – der Packung höher angesetzt werden als bei dynamischer Anwendung, da Reibungswärme nicht auftritt. Die Bewegbarkeit der Bauteile muss dennoch gewährleistet bleiben.
Packungsmaterial
Nachdem bei Stopfbuchspackungen die zum Abdichten nötige Anpresskraft rein durch äußere Kräfte realisiert ist und keine Druckaktivierung stattfindet, ist die Materialauswahl für Packungen nicht auf elastisches Dichtmaterial beschränkt. Dies ist vor allem bei hohen Temperaturen und aggressiven Medien von Vorteil, da hier Elastomerdichtungen schnell an ihre Grenzen stoßen.
Daher gibt es moderne Packungsmaterialien für praktisch jede Einsatzbedingung.
Packungsmaterialien könne in drei verschiedene Gruppen unterteilt werden, deren Einsatzgrenzen hauptsächlich im Temperaturbereich und im abzudichtenden Medium unterscheiden.
- Packungen aus Aramidfasergarn können bis zu 200 ͦ C eingesetzt werden. Die chemische Beständigkeit dieser Garne ist eher gering.
- Wesentlich bessere chemische Beständigkeit weisen Packungen aus PTFE-Fasern auf. Sie können bei Temperaturen bis zu 250 ͦ C eingesetzt werden.
- Bei Temperaturen über 250 ͦ C werden Packungen aus Kohle- und Graphitgarnen, hauptsächlich als Armaturenpackungen in Hochtemperaturanwendungen eingesetzt.
Packungsform
Eine Neuerung in der Packungstechnik der letzten Jahre ist die trapezförmige Packung.
Durch diese Änderung der Packungsform konnte die Standzeit und Dichtwirkung von Stopfbuchspackungen erheblich verbessert werden. Aus der trapezförmig geflochtenen Packung entsteht beim Umformen zu Packungsringen eine gleichmäßige quadratische Form, die den Packungsraum besser ausfüllt. Dadurch entsteht eine optimierte Druckverteilung und die Dichtwirkung erhöht sich bei geringerer Anpresskraft.
quadratische Packung
trapezförmige Packung