Mangelschmierung und Schmutz? Kein Problem für diamantbeschichtete Gleitringdichtungen

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Stark auch ohne Schmierung

Gefordert wurde eine Dichtung, die geringen bis keinen Serviceaufwand verursacht und unter ungünstigsten Betriebszuständen – bei Mangelschmierung, hohen Temperaturen und Belastungen durch abrasive Feststoffe – auch ohne externe Flüssigkeitsschmierung funktioniert. Für diese anspruchsvolle Herausforderung stellte EagleBurgmann bei einem gemeinsamen Treffen aller Projektpartner seine wegweisende Beschichtungstechnologie für Gleitflächen „DiamondFace“ vor, die 2007 eingeführt wurde und die sich inzwischen weltweit in mehr als 2000 Einsätzen von Gleitringdichtungen unter Extrembedingungen bewährt hat.

Bei diesem Verfahren, das zusammen mit dem Fraunhoferinstitut für Schicht- und Oberflächentechnik in Braunschweig entwickelt wurde, werden die Siliziumkarbid-Gleitflächen mit einem geschlossenen Layer aus polykristallinem Diamant beschichtet. Die bis zu 10 µm starke Diamantschicht, die unter Vakuum und bei Temperaturen von 1200 °C aufgetragen wird, zeichnet sich durch extreme Härte, hohen Verschleißschutz, exzellente Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit und geringe Reibwerte aus, weshalb sich die Projektverantwortlichen dazu entschieden, DiamondFace auch beim Panacocha-Projekt einzusetzen.

Kosten im Visier

Durch die langjährige Erfahrung und gute Kooperation mit dem Pumpenhersteller ließ sich die Dichtungslösung ohne großen Aufwand in die Bornemann-Pumpe integrieren. Man konnte dabei auf ein bereits bewährtes Dichtungskonzept zurückgreifen und mit nur wenigen Maßnahmen eine DiamondFace-Dichtung liefern, die den Erfordernissen entsprach. Cartridge-Design, entlastetes Dichtungsprinzip, produktgeschützte Federn und die entsprechende Nebendichtungen, die die unterschiedliche Herausforderungen hinsichtlich Druck, Temperatur und Medienzusammensetzung beherrschen, charakterisieren das unter der Bezeichnung DF-HSHJ4S1 gefertigte Produkt.

Über die Diamantbeschichtung von Gleitring und Gegenring konnte sichergestellt werden, dass die Gleitflächen minutenlangen Trockenlauf schadlos überstehen und kurzzeitig sogar Temperaturen im Dichtspalt von bis zu 300 °C problemlos aushalten – alles ohne die aufwändige Fahrweise nach API Plan 32-Systeme.

Bestens gerüstet

Bestens gerüstet ist die diamantbeschichtete Gleitringdichtung für die abrupten Schwankungen der Medienanteile im geförderten Produktgemisch, die im Multiphaseneinsatz üblich sind. Das Spektrum reicht von reinem Gas bis zu Wasser oder Öl mit unterschiedlich hohen Feststoffanteilen.

Auch wenn DiamondFace unbestritten die Lösung darstellte, mit der man den schwierigen Panacocha-Einsatz meistern konnte, gab es noch ein paar weitere Details, die zu optimieren waren. Wegen der hohen Chloridwerte im Formationswasser – dem Wasser, das zusammen mit dem Öl-Gasgemisch aus der Tiefe gefördert wird – wurden alle metallischen Komponenten der einbaufertigen Cartridge in Super-Duplex (G4) ausgeführt.

Um die Standfestigkeit der Gleitringdichtung zu optimieren, setzte EagleBurgmann bei der Panacocha-Lösung auf einen drucklosen Quench. Dabei wird von der Atmosphärenseite – nach API Plan 62 – eine drucklose Ölvorlage geschaffen. Sie wird auf der „Rückseite“ der Gleitfläche über eingefräste hydrodynamische Schmiernuten bzw. -taschen verteilt, was für leichte Kühlung sorgt. Es sind diese detaillierten und hochpräzisen Zusatzmaßnahmen, die unter dem Strich die volle Performance der DiamondFace-Systeme ermöglichen.

Dass die diamantbeschichtete Panacocha-Dichtung, von der pro Booster-Pumpe vier Stück verbaut sind, in der Praxis tadellos funktioniert – davon konnten sich EagleBurgmann-Ingenieure in Ecuador am Einsatzort ein Bild machen. Trotz Dauerbetrieb gab es keinerlei Anzeichen für irgendwelche Mängel der Dichtung. Die Standzeit soll weit über die garantierte Gewährleistungsfrist von einem Jahr hinausgehen. Bisher läuft alles wie geschmiert – auch ohne permanente Flüssigkeitsschmierung.

* Die Autoren arbeiten im Vertrieb – Raffinerie, Öl & Gas, Eagle Burgmann Germany, Wolfratshausen.

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