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(Bild: STASSKOL GmbH)

Feinstoffliche Produkte, wie Stäube und Pulver, sowie Flüssigkeiten oder Flüssigkeit-Feststoff-Gemische stellen besondere Anforderungen an die Abdichtung einer Welle. Die neue SDF Series – STASSKOL DynamicSeal Faceseal wurde speziell dafür entwickelt.

Die Dichtung ist generell in allen maschinellen Anlagen mit einer Welle einsetzbar. Das können z.B. Mischer und Zerkleinerer, Kneter für Bäckereien, Conchiermaschienen in der Schokoladenherstellung, Mühlen, Walzen, Förderschnecken und andere Förderanlagen, Extruder, oder Trockner sein, um nur einige zu nennen. Die Aufgabe einer Dichtung in diesen Maschinen besteht darin, die Rührwerkswelle zuverlässig abzudichten, Mischungsverluste zu minimieren und das Mischgut vor Verunreinigungen zu schützen. Außerdem soll sie verhindern, dass Produkt in die Lager eintritt und dort Schäden verursacht.  Zusammengefasst geht es darum, einen störungsfreien Betrieb der Anlage und somit des Gesamtprozesses zu gewährleisten. Genau dafür wurde die neue SDF Series konzipiert.

Bisher kommen in den genannten Anlagen Standarddichtungen zum Einsatz, die in der Regel nicht alle Anforderungen zu 100% erfüllen können. Stopfbuchspackungen beispielsweise sind einfach aufgebaut, reagieren aber sehr empfindlich auf Wellenschläge- und Schiefstellungen und haben dadurch eine kurze Lebensdauer. Gleitringdichtungen weisen aufgrund ihrer axial ausgerichteten Dichtflächen sehr geringe Leckagen auf. Sie verfügen im Normalbetrieb über eine lange Lebensdauer, aber ein unrunder Lauf der Welle kann die Funktion stark beeinträchtigen. Je nach Komplexität und Typ sind die Gleitringdichtungen allerdings auch kostenintensiv. Gasgesperrte Schwimmringdichtungen wiederum können einen unrunden Wellenlauf gut ausgleichen. Die Lebensdauer kann bei korrekter Auslegung sehr lang sein. Allerdings ist man bei Dichtungen dieses Typs immer mit Sperrgasleckagen konfrontiert.

Die STASSKOL DynamicSeal Faceseal vereint die Vorteile der bekannten Wellenabdichtungen, ohne Abstriche an der Funktionsfähigkeit hinnehmen zu müssen. Die axial kontaktierende Dichtfläche minimiert Leckagen zum einen durch den direkten Kontakt, zum anderen durch die Umlenkung des Stoffstromes von der axialen in die radiale Richtung. Das große radiale Spiel in der Dichtkammer ermöglicht es, ähnlich einer Schwimmringdichtung, auch bei stark unrundem Lauf der Welle von bis zu 4 mm die Dichtfunktion aufrecht zu erhalten. Die Lagerung der Dichtringe auf dem elastischen Innenteil aus dem STASSKOL-eigenen Werkstoff SK5102 stellt auch bei Schiefstand zwischen Welle und Gehäuse den Kontakt an den dynamischen Dichtflächen sicher und verhindert somit effektiv Leckagen. Der Einsatz von Sperrgas sorgt zusätzlich dafür, dass bei unerwartetem Eintritt von Partikeln in den Dichtspalt diese wieder ausgeblasen werden. Das verlängert die Lebensdauer der STASSKOL DynamicSeal Faceseal um ein Vielfaches.

freistehende Dichtung STASSKOL GmbH
(Bild: STASSKOL GmbH)

Um im Einsatzbereich optimale Eigenschaften bezüglich Temperaturentwicklung, Verschleiß und Festigkeit zu erhalten, entwickelte STASSKOL eigens für die Dichtringe den neue Werkstoff SK933. Dafür wurden im ersten Schritt die Werkstoffeigenschaften auf dem hauseigenen Tribometer ermittelt. Anschließende vertiefende numerische Untersuchungen wurden mit Hilfe von experimentellen Untersuchungen auf dem Dichtungsprüfstand validiert. Dieses Rechenmodell wird inzwischen zur schnellen Abschätzung der Funktion der Dichtung bei geänderten Einsatzbedingungen genutzt.

In umfangreichen Testreihen konnte nachgewiesen werden, dass die Kombination des vorteilhaften Designs mit dem maßgeschneiderten Hochleistungskunststoff aus dem Hause STASSKOL die Reibung während des Betriebes deutlich reduziert. Der Temperaturanstieg in der Dichtung war durchschnittlich um 10 K geringerer als beim Einsatz bekannter Dichtwerkstoffe. Somit verringerte sich die Temperaturdifferenz zwischen Dichtstelle und Prozessumgebung. Daraus resultieren geringere Verschleißwerte und damit eine längere Lebensdauer.

Das minimalistische Design aus wenigen Bauteilen ermöglicht eine einfache Montage und Demontage am Einsatzort. Alle Dichtelemente und das Gehäuse sind axial teilbar, so dass die Dichtung um die Welle moniert werden kann, ohne Lager und sonstige Anbauteile entfernen zu müssen. Zudem ist das elastische Innenteil mit einem eigens designten Puzzle-Stoß ausgeführt. In diesem speziellen Design können auch die Dichtringe gefertigt werden, so dass eine nahezu werkzeugfreie Montage erfolgen kann.

Der einfache Aufbau der Dichtung ermöglicht auch, die Komponenten schnell und sicher zu reinigen. Die verwendeten Werkstoffe sind Lebensmittelkonform und können auch unter extremen Bedingungen von pH-Werten zwischen 2 und 11 eingesetzt werden.

In der Praxis ist die neue SDF u.a. bereits in einem Doppelwellen-Horizontalmischer für Tierfutter im Einsatz. In dem Batchprozess wurden pro Mischvorgang mehrere Tonnen Getreidemehl mit diversen abrasiven Füllstoffen wie Steinen und Mineralien vermengt. Bei einem Wellendurchmesser von 200 mm und einer Drehzahl von 50 min-1 zeigte sich ein unrunder Lauf von 0,7 mm. Mit der ursprünglich eingesetzten konventionellen Dichtung wurde eine Produktleckage von 25 kg pro Tag verzeichnet. Nach Austausch gegen die neue SDF, die exakt den Bauraum der vorherigen Dichtung einnimmt, war die Leckage gleich Null. Gleichzeitig wurde der Verbrauch an Sperrluft minimiert und somit die energetische Effizienz der Anlage gesteigert.

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