Vloeistofcompatibiliteit bij de selectie van mechanische afdichtingen

Bij het selecteren van mechanische afdichtingen is het van essentieel belang om rekening te houden met de interactie tussen de vloeistof en de afdichtingsmaterialen, aangezien dit van invloed is op de prestaties en levensduur.

Door factoren als viscositeit, chemische samenstelling, smeerregimes en verontreinigingsproblemen te evalueren, kunt u weloverwogen beslissingen nemen die de betrouwbaarheid van het systeem vergroten.

Vloeibare eigenschappen

Viscositeit

Viscositeit meet de weerstand van een vloeistof tegen stroming en heeft een significante impact op de afdichtingsprestaties en levensduur. Het evalueren van de compatibiliteit van vloeistoffen vereist het overwegen van zowel dynamische als kinematische viscositeit.

Vloeistoffen met een hoge viscositeit vormen een uitdaging voor mechanische afdichtingen door de toenemende warmteontwikkeling door vloeistofafschuiving. Dit kan leiden tot vervorming van het afdichtingsvlak of overmatige slijtage. De juiste warmteafvoermechanismen en hardere afdichtingsvlakmaterialen kunnen deze problemen aanpakken. Omgekeerd kunnen vloeistoffen met een lage viscositeit er niet in slagen om voldoende smering tussen de afdichtingsvlakken te bieden, wat resulteert in hogere wrijving en slijtagesnelheden.

Viscositeit heeft ook invloed op het vermogen van de afdichting om een stabiele vloeistoffilm tussen de afdichtingsvlakken te behouden. Het aanpassen van de topografie of balansverhouding van het afdichtingsvlak kan nodig zijn om de prestaties voor specifieke viscositeitsbereiken te optimaliseren.

Zuiverheid

Zeer zuivere vloeistoffen, zoals die worden gebruikt in de farmaceutische of halfgeleiderindustrie, vereisen gespecialiseerde afdichtingen. Deze afdichtingen moeten hun integriteit behouden zonder het proces te verontreinigen. Omgekeerd vereisen vloeistoffen met hogere onzuiverheidsniveaus robuuste afdichtingen met verbeterde filtratie- of spoelsystemen om schade te voorkomen.

Beoordelen van de aanwezigheid van schurende deeltjes, chemische verontreinigingen en opgeloste vaste stoffen in de vloeistof. Deze onzuiverheden kunnen van invloed zijn op de materialen van de afdichtingsvlakken, secundaire afdichtingen en de metallurgie van afdichtingscomponenten. Zo kunnen schurende deeltjes overmatige slijtage aan afdichtingsvlakken veroorzaken, terwijl bepaalde chemische verontreinigingen elastomere componenten kunnen aantasten.

Wisselvalligheid

Bij het werken met vluchtige vloeistoffen moet de neiging ervan om te verdampen bij normale bedrijfstemperaturen en -drukken zorgvuldig worden geëvalueerd.

Zeer vluchtige vloeistoffen zijn gevoelig voor vlamvorming, waarbij vloeistof bij de afdichtingsvlakken in damp verandert. Dit kan drooglopen en verhoogde slijtage veroorzaken.

Voor minder vluchtige vloeistoffen kan de keuze van de afdichting flexibeler zijn. Echter, gelokaliseerd koken op de afdichtingsvlakken, veroorzaakt door wrijvingswarmte, mag niet over het hoofd worden gezien. Dit kan nog steeds resulteren in instabiliteit van de afdichting en een kortere levensduur.

Toxiciteit

Voor zeer giftige vloeistoffen kunnen dubbele mechanische afdichtingen of hermetisch afgesloten pompen lekkagerisico's minimaliseren. Zorg ervoor dat afdichtingsmaterialen chemisch resistent zijn tegen de giftige vloeistof om degradatie en mogelijke breuken te voorkomen.

Smeerregime

Bij het selecteren van een mechanische afdichting moet u rekening houden met het smeerregime dat tussen de afdichtingsvlakken zal plaatsvinden. Dit regime kan worden ingedeeld in drie hoofdtypen: grens, gemengd en volledige vloeistoffilm.

Grens

Grenssmering in mechanische afdichtingen treedt op wanneer de dikte van de vloeistoffilm afneemt, waardoor oneffenheden op tegenoverliggende oppervlakken in contact komen. Deze toestand treedt doorgaans op tijdens opstarten, afsluiten of lagesnelheidsbewerkingen. Bij grenssmering wordt de belasting voornamelijk ondersteund door de oppervlakteoneffenheden in plaats van de vloeistoffilm.

Bij grenssmering is het vertrouwen op de vloeistoffilm voor warmteafvoer onvoldoende. Adequate warmteafvoer moet worden verzekerd door aanvullende middelen, zoals spoel- of koelsystemen. Het gebruik van gespecialiseerde grenssmeermiddelen of additieven die beschermende films vormen op de afdichtingsoppervlakken kan slijtage aanzienlijk verminderen en de levensduur van de afdichting verlengen.

Gemengd

Bij gemengde smering bestaan zowel grens- als hydrodynamische smering naast elkaar. In deze overgangstoestand wordt de belasting gedeeltelijk ondersteund door vloeistofdruk en gedeeltelijk door ruwheidscontact.

Gemengde smering vindt doorgaans plaats tijdens het opstarten, afsluiten of plotselinge veranderingen in bedrijfsomstandigheden. Het wordt gekenmerkt door intermitterend contact tussen de afdichtingsvlakken, wat resulteert in verhoogde slijtage vergeleken met volledige vloeistoffilmsmering.

De verhouding van vloeistoffilm tot grenssmering kan sterk variëren in gemengde regimes. Ontwerp uw afdichting om deze fluctuaties aan te kunnen, en zorg voor soepele overgangen tussen smeertoestanden zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties of levensduur.

Volledige vloeistoffilm

Volledige vloeistoffilmsmering vertegenwoordigt het hoogste niveau van mechanische afdichtingsprestaties, bereikt wanneer afdichtingsvlakken volledig gescheiden zijn door een dunne vloeistoflaag. Deze scheiding vindt plaats doordat de hydrodynamische druk die door de vloeistof wordt gegenereerd, voldoende is om de sluitkracht tegen te gaan. In dit regime wordt slijtage vrijwel geëlimineerd en wrijving geminimaliseerd, wat de levensduur en betrouwbaarheid van de afdichting verbetert.

Verontreiniging

Schurende deeltjes

Bij de omgang met schurende deeltjes in mechanische afdichtingstoepassingen moeten we rekening houden met drie belangrijke problemen.

Ten eerste kunnen deze deeltjes overmatige slijtage aan afdichtingsvlakken veroorzaken, wat leidt tot voortijdig falen van de afdichting. Ten tweede kunnen ze zich ophopen tussen afdichtingsvlakken, wat een goede afdichting verhindert en lekkage veroorzaakt. Ten derde kunnen schurende deeltjes secundaire afdichtingselementen beschadigen, zoals O-ringen of pakkingen.

Vaste stoffen

Vaste verontreinigingsdeeltjes kunnen variëren van microscopisch klein tot zichtbaar en kunnen afkomstig zijn van externe bronnen of zich binnen het systeem zelf vormen.

Kristallisatie

Kristallisatie treedt op wanneer opgeloste vaste stoffen in de vloeistof neerslaan uit de oplossing, waardoor vaste kristallen ontstaan die zich ophopen op afdichtingsvlakken en andere componenten.

Kristallisatie kan leiden tot verhoogde slijtage van afdichtingsvlakken, wat resulteert in voortijdig falen van de afdichting. Kristallen kunnen zich ook ophopen in kleine spelingen, waardoor de beweging wordt beperkt en de afdichting mogelijk blijft hangen. In extreme gevallen kan kristallisatie de spoelpoorten van de afdichting of andere kritieke doorgangen volledig blokkeren.

Chemische compatibiliteit

Reacties tussen vloeistof en afdichtingsmaterialen

Mogelijke interacties tussen de procesvloeistof en de afdichtingscomponenten moeten nauwkeurig worden onderzocht, omdat deze kunnen leiden tot degradatie, corrosie of zelfs volledige afdichtingsbreuk.

De chemische samenstelling, temperatuur en concentratie van de vloeistof evalueren. Bijvoorbeeld, fluorelastomeren zoals Viton® vertonen resistentie tegen veel oliën en oplosmiddelen, maar kunnen afbreken bij blootstelling aan bepaalde ketonen of aminen.

Metalen componenten zijn ook gevoelig voor chemische aanvallen. Hoewel roestvrij staal bekend staat om zijn corrosiebestendigheid, kunnen ze kwetsbaar zijn voor specifieke chemicaliën of concentraties. Titanium en Hastelloy®-legeringen bieden een verbeterde bestendigheid voor agressievere vloeistoffen.

Effecten op bindmiddelen en vulstoffen

Bindmiddelen, meestal polymeren of harsen, zorgen voor de structurele samenhang van het composiet, terwijl vulmiddelen eigenschappen zoals sterkte en thermische geleidbaarheid verbeteren.

Bepaalde vloeistoffen kunnen een negatief effect hebben op het bindmiddel, waardoor het zacht wordt, opzwelt of oplost. Dergelijke interacties leiden tot degradatie van de afdichting, aangetaste structurele integriteit en mogelijk falen van de afdichting.

Vulstoffen, zoals koolstof, grafiet of keramische deeltjes, zijn ook gevoelig voor vloeistofinteracties. Sommige vloeistoffen kunnen ervoor zorgen dat vulstoffen uitlogen, waardoor de effectiviteit van de afdichting afneemt. In andere scenario's kunnen vloeistoffen reageren met de vulstof, waardoor de eigenschappen veranderen of uitzetting ontstaat.

Richtlijnen voor de selectie van afdichtingsoppervlakken

Vloeistoffen met een lage viscositeit

Bij het selecteren van afdichtingsvlakmaterialen voor vloeistoffen met een lage viscositeit, moet u rekening houden met zachte versus harde vlakcombinaties voor grens- en gemengde smeeromstandigheden. U zult merken dat zachte vlakmaterialen, zoals koolstof, vaak goed samengaan met hardere tegenvlakken zoals siliciumcarbide of wolfraamcarbide. Deze combinatie kan zorgen voor een betere vervormbaarheid en slijtvastheid in uitdagende toepassingen met een lage viscositeit, waarbij volledige smering van de vloeistoffilm niet altijd kan worden gehandhaafd.

Vloeistoffen met hoge viscositeit

Bij het selecteren van afdichtingsvlakmaterialen voor vloeistoffen met een hoge viscositeit, wilt u prioriteit geven aan combinaties van hard en hard face. Deze aanpak helpt de hoge schuifkrachten die kunnen optreden tussen de afdichtingsvlakken te minimaliseren. Door materialen als siliciumcarbide of wolfraamcarbide voor beide vlakken te kiezen, vermindert u het risico op overmatige slijtage en behoudt u de integriteit van de afdichting in viskeuze omgevingen.

Aanwezigheid van harde schurende deeltjes

Bij vloeistoffen met harde schurende deeltjes moet u prioriteit geven aan afdichtingsoppervlakmaterialen met een hogere hardheid. U moet opties overwegen zoals wolfraamcarbide of siliciumcarbide, die een superieure weerstand bieden tegen schurende slijtage.

Vloeistoffen die vatbaar zijn voor kristallisatie

Bij het werken met vloeistoffen die gevoelig zijn voor kristallisatie, moet u rekening houden met gespecialiseerde afdichtingsontwerpen. Kies voor configuraties die de procesvloeistof op de buitendiameter van de afdichting houden, waardoor het risico op kristalvorming tussen de vlakken wordt verminderd. U moet ook harde versus harde oppervlaktematerialen selecteren met speciale functies die zijn ontworpen om kristalvorming te minimaliseren en de integriteit van de afdichting te behouden.

Veelgestelde vragen

Hoe vaak moeten mechanische afdichtingen worden geïnspecteerd op problemen met vloeistofcompatibiliteit?

Mechanische afdichtingen moeten ten minste eenmaal per kwartaal, tijdens routineonderhoud en wanneer er veranderingen optreden in de vloeistof- of bedrijfsomstandigheden, worden gecontroleerd op problemen met de vloeistofcompatibiliteit.

Kan de compatibiliteit van vloeistoffen in de loop van de tijd veranderen als gevolg van temperatuurschommelingen?

Ja, vloeistofcompatibiliteit kan in de loop van de tijd veranderen door temperatuurschommelingen. Temperatuurverschuivingen kunnen vloeistofeigenschappen veranderen, waardoor chemische reacties of fysieke veranderingen ontstaan die de interactie met afdichtingsmaterialen beïnvloeden.

Zijn er specifieke vloeistofcompatibiliteitstests voor verschillende soorten afdichtingen?

Ja, specifieke testen voor verschillende soorten afdichtingen omvatten onderdompeling, volumezwelling en verandering in hardheid.