Gebalanceerde versus ongebalanceerde mechanische afdichting: wat is het verschil?

Wat is de balans van de mechanische afdichting

De balans van de mechanische afdichting heeft betrekking op de verdeling van de hydraulische krachten die op de afdichtingsvlakken inwerken. De balans van een mechanische asafdichting wordt bepaald door de verhouding tussen de hydraulische sluitkracht en de openingskracht. De sluitkracht wordt gegenereerd door de druk van het afgedichte fluïdum dat op de afdichtingsvlakken inwerkt, terwijl de openingskracht doorgaans wordt geleverd door veren of balgen.

Wat is de balansverhouding

De balansverhouding wordt gedefinieerd als de verhouding tussen het hydraulische sluitgebied en het hydraulische openingsgebied. Het hydraulische sluitgebied is het gedeelte van het afdichtingsvlak dat wordt onderworpen aan de afgedichte druk, die een sluitkracht genereert. Het hydraulische openingsgebied daarentegen is het gedeelte van het afdichtingsvlak dat wordt blootgesteld aan de atmosferische druk, waardoor een openingskracht ontstaat.

De balansverhouding kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

Balansverhouding = (hydraulisch sluitgebied) / (hydraulisch openingsgebied)

Een afdichting met een balansverhouding groter dan 1 wordt als onevenwichtig beschouwd, terwijl een afdichting met een balansverhouding kleiner dan 1 als gebalanceerd wordt beschouwd. Een balansverhouding gelijk aan 1 duidt op een perfect uitgebalanceerde afdichting, waarbij de sluit- en openingskrachten gelijk zijn.

Wat is een gebalanceerde mechanische afdichting

Een gebalanceerde mechanische afdichting is een soort afdichtingsontwerp waarbij de hydraulische krachten die op de afdichtingsvlakken inwerken, uitgebalanceerd zijn om vlakbelasting en warmteontwikkeling te minimaliseren. In dit ontwerp wordt de sluitkracht, gegenereerd door de afgedichte druk die op de achterkant van het afdichtingsvlak inwerkt, gecompenseerd door een openingskracht die wordt gecreëerd door een deel van het afdichtingsvlak bloot te stellen aan de afgedichte druk.

Gebalanceerde afdichtingen worden vaak gebruikt in toepassingen waarbij sprake is van hoge druk, hoge snelheden of vloeistoffen met een lage viscositeit. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, zoals enkele afdichtingen, dubbele afdichtingen en tandemafdichtingen, om aan verschillende toepassingsvereisten te voldoen.

Voordelen van gebalanceerde mechanische afdichting

1. Lagere warmteontwikkeling door verminderde belasting van het afdichtingsvlak
2. Langere levensduur van de afdichting als gevolg van verminderde slijtage
3. Mogelijkheid om hogere drukken en assnelheden aan te kunnen
4. Verbeterde prestaties in veeleisende toepassingen
5. Grotere tolerantie voor verkeerde uitlijning en asbeweging
6. Verbeterde lekkagecontrole en naleving van de milieuwetgeving

Nadelen van gebalanceerde mechanische afdichting

1. Complexer ontwerp vergeleken met ongebalanceerde afdichtingen
2. Hogere initiële kosten door extra componenten en precisieproductie
3. Verhoogde gevoeligheid voor veranderingen in bedrijfsomstandigheden
4. Potentieel voor lekkage als het niet goed wordt onderhouden of geïnstalleerd
5. Vereisten voor schonere barrièrevloeistoffen van hogere kwaliteit

Wat is een ongebalanceerde mechanische afdichting

Een ongebalanceerde mechanische afdichting is een type afdichtingsontwerp waarbij de hydraulische krachten die op de afdichtingsvlakken inwerken niet in evenwicht zijn, wat resulteert in een hogere vlakbelasting vergeleken met gebalanceerde afdichtingen. Bij een ongebalanceerde afdichting werkt de volledige afgedichte druk op de achterkant van het afdichtingsvlak, waardoor een sluitkracht wordt gegenereerd die niet wordt gecompenseerd door een openingskracht.

Ongebalanceerde afdichtingen worden vaak gebruikt in toepassingen met lagere druk- en snelheidsvereisten, zoals waterpompen, HVAC-systemen en bepaalde chemische verwerkingsapparatuur. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, waaronder enkele afdichtingen, patroonafdichtingen en balgafdichtingen.

Voordelen van ongebalanceerde mechanische afdichting

1. Eenvoudiger ontwerp met minder componenten
2. Lagere initiële kosten vergeleken met gebalanceerde afdichtingen
3. Gemakkelijkere installatie en onderhoud
4. Geschikt voor lagedruktoepassingen en niet-kritieke services
5. Minder gevoelig voor veranderingen in bedrijfsomstandigheden

Nadelen van ongebalanceerde mechanische afdichting

1. Beperkte drukverwerkingscapaciteit vanwege de hoge belasting van het afdichtingsvlak
2. Verhoogde warmteontwikkeling en slijtage, wat leidt tot een kortere levensduur van de afdichting
3. Slechte prestaties bij toepassingen met hoge snelheden en hoge temperaturen
4. Grotere lekkagepercentages vergeleken met gebalanceerde afdichtingen
5. Onvermogen om aanzienlijke verkeerde uitlijning of beweging van de as aan te pakken

Wanneer moet u een gebalanceerde mechanische afdichting gebruiken?

1. Hogedruktoepassingen van meer dan 150 psi (10 bar)
2. Toepassingen bij hoge temperaturen boven 200 °C (400 °F)
3. Omgaan met viskeuze, bijtende of schurende vloeistoffen
4. Processen die minimale lekkage en strikte milieucontroles vereisen
5. Toepassingen met aanzienlijke verkeerde uitlijning of beweging van de as
6. Roterende apparatuur met hoge snelheid, zoals centrifugaalcompressoren en turbines

Wanneer moet u een ongebalanceerde mechanische afdichting gebruiken?

1. Lagedruktoepassingen onder 150 psi (10 bar)
2. Toepassingen bij gematigde temperaturen onder 200 °C (400 °F)
3. Omgaan met niet-kritieke, schone of smeervloeistoffen
4. Processen met minder strenge lek- en milieueisen
5. Toepassingen met minimale verkeerde uitlijning of beweging van de as
6. Pompen, mixers en roerwerken voor algemeen gebruik

Verschil tussen gebalanceerde en ongebalanceerde mechanische afdichting

Factor	Evenwichtige mechanische afdichting	Ongebalanceerde mechanische afdichting
Warmteopwekking	Lager	Hoger
Afdichtingsbalansverhouding	Minder dan 1,0	Gelijk aan 1,0
Levensduur mechanische afdichting	Langer	Korter
Vulbusdruk	Lager	Hoger
Trillingen en verkeerde uitlijning	Betere tolerantie	Beperkte tolerantie
Vloeistofbehandeling	Breder assortiment vloeistoffen	Beperkt tot schone, smerende vloeistoffen
Afdichtingsvlak laden	Lager	Hoger