Eine technische Herausforderung ist der Einsatz von Dichtungen in Pumpen, in denen Dispersionen (Latex) gefördert werden. Das gilt besonders für die Prozessschritte, die noch einen restmonomerhaltigen Latex wie in der Dispersionsaufarbeitung enthalten.
Die Betriebsbedingungen in allen Prozessschritten mit Latex bewegen sich in einem geringen Druck- und Temperaturbereich. Ein wesentlicher Grund für diese schonenden Verfahrensbedingungen ist, dass Polymerdispersionen thermodynamisch nicht stabil sind und koagulieren. Deshalb ist das Medium schwierig zu fördern.
Gerade diese Haftfähigkeit, die beim Endprodukt gewünscht ist, führte zu Leckagen oder dem kompletten Ausfall der Dichtung: Der Latex haftete an der wärmsten Stelle – den Dichtungsgleitflächen – und diffundierte bereits nach wenigen Betriebsstunden zwischen den Gleitflächen. Damit öffneten sich die Dichtungen gegen den Sperrdruck. Gerade in diesem schwierigen Prozessschritt sind technisch dichte Wellenabdichtungen in den Pumpen erforderlich.
Individuelle Dichtungslösungen bewähren sich
Für Anwendungsfälle bei diskontinuierlichem Betrieb steht von Eagle Burgmann eine einfachwirkende Gleitringdichtung des Typs MG1/65-G9 zur Verfügung. Um den Kontakt mit Latex zu verhindern, wurde eine Drossel integriert, damit die produktseitige Dichtung gezielt mit sauberem Wasser gespült werden kann.
Das Wasser wird ohnehin für den Produktionsprozess benötigt und ist daher in bestimmten Mengen problemlos einzusetzen. Damit nach dem Abschalten der Pumpe das Spülwasser nicht die komplette Pumpe flutet und Rest-latex aus der Pumpe an die Gleitringdichtung gelangt, wurde zusätzlich eine Stillstandsdichtung STD1 in die Cartridge-Dichtung eingebaut.
Diese Dichtung wird zeitverzögert nach dem Abschalten der Pumpe automatisch mit Druckluft beaufschlagt, damit der Balg auf der Welle abdichtet und somit Medium und Gleitringdichtung trennt. Die Spülung kann während des Vorgangs aktiviert bleiben. Während dieser Zeit fließt nichts in den Prozess. Vor der Wiederinbetriebnahme der Pumpe wird die Druckluft automatisch entspannt, der Balg löst sich von der Welle und die Pumpe wird angefahren.
Bei störungsfreiem Betrieb mit externer Spülung werden inzwischen Dichtungsstandzeiten von weit über einem Jahr erreicht. Für die Pumpen mit monomerhaltigem Latex entwickelten die Eagle-Burgmann-Experten eine Dichtung weiter, die gleichzeitig auch den TA-Luft-Anforderungen entspricht.
Dafür kam eine doppeltwirkende Cartex-Cartridgedichtung mit einer Drossel zur gezielten Spülung zum Laufrad hin zum Einsatz. Zudem wurde der produktseitige Gleitring mit einer Messerschneide versehen, die als zusätzliche Absicherung dient, damit die Gleitringdichtung nicht kurzfristig bei einer mangelnden Spülung ausfällt. Eine Stillstandsdichtung entfiel aufgrund des kontinuierlichen Betriebs.
Die Entwicklungsschritte und Optimierungsprozesse in diesem Projekt reichen von der Gummibalg-Einzeldichtung im diskontinuierlichen Betrieb bis hin zur doppeltwirkenden Cartridgedichtung mit Spüldrosselring auf der Produktseite und Messerschneide. Durch den Einsatz dieser Gleitringdichtungen konnten die Pumpen ebenfalls optimiert werden, sodass sich deren Standzeiten deutlich erhöhten.
Denn aufgrund der Scherkräfte können sich hinter dem Laufrad Klumpen bilden, die sogenannten Schallplatten, die das Laufrad blockieren und zu einer Abschaltung des Motors wegen Überlast führen. Diese und weitere Modifikationen, die die Gesamtstandzeiten der Pumpen erhöhten, waren erst mit den modifizierten Dichtungssystemen möglich.
Die Fahrweise der Dichtung ist ebenfalls speziell, weil kein druckbeaufschlagtes Sperrsystem eingesetzt wird und die Dichtung von einer externen Wasserzufuhr gesperrt und gespült wird. Durch die zentrale Wasserversorgung ist eine hohe Verfügbarkeit gegeben.
Zur gezielten Steuerung der Spülmenge wurde der Eagle-Burgmann-FLC-Durchflussbegrenzer eingesetzt – die Regeleinheit für eine konstante definierte und druckunabhängige Durchflussmenge.
Wirtschaftlichkeit und Produktivität erhöht
Inzwischen laufen acht Dichtungen im kontinuierlichen und eine im diskontinuierlichen Betrieb zur vollsten Zufriedenheit des Kunden.
„Die Zusammenarbeit zwischen uns und dem Eagle-Burgmann-Service-Center gestaltet sich seit Bestehen unseres Unternehmens sehr positiv. Wir haben in diesem fachlich konstruktiven Klima bereits in sehr kurzer Zeit scheinbar unlösbare Probleme mit ersten Prototypen geknackt“, so Christian Scholten, Engineering Manager bei Polymer Latex.
Alle weiteren Entwicklungsschritte verliefen bis heute positiv und die Standzeit der Problemdichtung im schwierigsten Prozessschritt konnte von wenigen Betriebsstunden auf bis zu 1 1/2 Jahren erhöht werden. Aufgrund dieser positiven Betriebserfahrungen plant PolymerLatex, modifizierte Cartex-Dichtungen vermehrt innerhalb der Anlagen einzusetzen.
„Für uns hat das Service Center vor Ort für die Gleitringdichtungsentwicklung und Anregung von Verbesserungsideen einen hohen Stellenwert. Es bietet uns eine nachhaltige Technologierverbesserung“, schildert Scholten seine Erfahrungen weiter.
Die Standzeiten, die heute mit den eingesetzten Dichtungen erreicht wurden, haben sich um ein Vielfaches gegenüber den Dichtungslösungen der Vergangenheit erhöht und reichen bis zu drei Jahren. Sogar bei Ausbau und Reinigung der Pumpen ließen sich die Dichtungen in den meisten Fällen unrepariert wieder einbauen.