Der Kontakt zwischen den rotierenden und stationären Ringen wird durch den mechanischen Schub einer oder mehrerer Federn oder eines Metallbalgs sowie durch den hydraulischen Schub gewährleistet, der durch den Druck des Prozessfluids auf die Ringfläche des einen Rings gegen den anderen entsteht. Die Summe dieser Kräfte ergibt die „Schließkraft“.
Dieselbe Flüssigkeit dringt zwischen den rotierenden und den stationären Ring ein und versucht, diese zu trennen. Der Flüssigkeitsdruck, der auf die Dichtfläche wirkt, erzeugt die „Öffnungskraft“, die der Schließkraft entgegenwirkt.
Bei flachen, überlappten und entsprechend dimensionierten Dichtflächen erfährt die Flüssigkeit zwischen den Flächen einen Druckabfall, der die Leckage auf wenige Gramm pro Stunde reduziert und sie somit unmerklich macht, insbesondere bei Flüssigkeiten, die der Verdunstung unterliegen.
Doch wie werden diese beiden Kräfte im Gleichgewicht gehalten? Dies geschieht durch die Dimensionierung der ringförmigen Oberfläche, auf der der Druck einen Ring gegen den anderen presst, und der Kontaktfläche zwischen den Ringen, auf der der Druck sie auseinanderdrückt. Das Verhältnis dieser Flächen definiert die „Dichtungsbalance“.
Um einen zuverlässigen, effektiven und langlebigen Betrieb zu gewährleisten, ist es unerlässlich, den Auswuchtungsgrad der Gleitringdichtung zu überprüfen.
Die Schließfläche und die Kontaktfläche erzeugen, abhängig vom Druck der zu haltenden Flüssigkeit, die Schließ- und Öffnungskraft.
Die Schließkraft wird berechnet, indem der Druck des von der Kontaktfläche umschlossenen Fluids gemäß der folgenden Formel mit dem Druck des von der Kontaktfläche umschlossenen Fluids multipliziert wird:
Fc [kgf] = P1[kgf/cm²] ∙ S1 [cm²]
Die Öffnungskraft wird stattdessen mit dieser Formel berechnet:
Fa [kgf] = P1[kgf/cm²] ∙ S2 [cm²]
Damit die Dichtung ordnungsgemäß funktioniert, muss das Verhältnis zwischen diesen beiden Kräften in einem optimalen Bereich bleiben.
Bei einem Ausgleichsverhältnis von weniger als 0,6 würde die Dichtung dazu neigen, sich zu öffnen, was zu übermäßiger Leckage führen würde.
Umgekehrt wäre bei einem Verhältnis von mehr als 1,2 die Schließkraft so hoch, dass die Flüssigkeit nicht mehr zur Schmierung und Kühlung eindringen könnte, was zu vorzeitigem Ausfall führen würde.
In der Praxis werden unbalancierte Gleitringdichtungen häufig in Anwendungen mit stabilen Flüssigkeiten und mittleren bis niedrigen Drücken, im Allgemeinen unter 10 bar, eingesetzt. Diese Lösungen bieten einen guten Kompromiss zwischen Leistung und Kosten und eignen sich daher ideal für die Großserienfertigung.
Unter kritischeren Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Flüssigkeiten mit hohem Druck oder nahe ihrem Dampfdruck, ist jedoch eine ausbalancierte Dichtung erforderlich. Diese Bauart reduziert Reibung und Wärmeentwicklung und gewährleistet so eine höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer.
Die richtige Wahl des Auswuchtgrades ist daher unerlässlich, um die Leistung der Gleitringdichtung zu optimieren und ein Gleichgewicht zwischen Effizienz, Sicherheit und Langlebigkeit über die Zeit zu gewährleisten.
In der Praxis wird die symmetrische Dichtung tatsächlich aus folgenden Gründen ausgewählt:
- Ölsektor, in dem der Referenzstandard die Verwendung von ausbalancierten Dichtungen vorschlägt
- Energiesektor in Warmwasser- und Kondensatanwendungen
- im chemischen Sektor und in Anwendungen, bei denen der Prozess nahe am Dampfdruck (Verdampfungspunkt) stattfindet.
- in Anwendungen, bei denen das Verhältnis von Druck zu Drehzahl die vom Dichtungshersteller festgelegten Grenzwerte überschreitet