Soorten dubbele mechanische afdichtingsopstellingen

Er zijn drie hoofdtypen dubbele mechanische afdichtingen: rug-aan-rug, tandem en face-to-face.

Back-to-Back-regeling

Werkingsprincipe van back-to-back-arrangement

Back-to-back mechanische afdichtingsopstellingen positioneren twee afdichtingen van elkaar af, met primaire afdichtingsoppervlakken aan de buitenkanten. Deze configuratie creëert een barrièrevloeistofkamer tussen de afdichtingen, die een hogere druk heeft dan de procesvloeistof. De barrièrevloeistof smeert afdichtingsvlakken, verwijdert warmte en voorkomt lekkage van procesvloeistof naar de atmosfeer.

De hogere druk in de barrièrevloeistofkamer dwingt beide afdichtingen tegen hun stationaire zittingen. Dit drukverschil zorgt voor lekkage naar binnen van de barrièrevloeistof naar de procesvloeistof, niet naar buiten.

Voordelen van een back-to-back-regeling

Superieure bescherming en design

Back-to-back mechanische afdichtingsopstellingen bieden superieure bescherming tegen afdichtingsfalen en productlekkage. Het uitgebalanceerde ontwerp zorgt voor optimale bedrijfsomstandigheden voor beide afdichtingen, waardoor slijtage wordt verminderd en de levensduur van de afdichting wordt verlengd.

Verbeterde drukverdeling en warmteafvoer

Deze configuratie biedt een verbeterde drukverdeling. De barrièrevloeistof tussen de afdichtingen staat onder een hogere druk dan de procesvloeistof, waardoor verontreiniging wordt voorkomen als de binnenste afdichting faalt. Het zorgt ook voor een betere warmteafvoer, waardoor de afdichtingen koeler en efficiënter blijven.

Vereenvoudigde installatie en onderhoud

Installatie en onderhoud van back-to-back seals zijn vereenvoudigd. Het cartridge-ontwerp vergemakkelijkt vervanging, waardoor downtime en arbeidskosten worden verminderd. Het bewaken van de barrièrevloeistofdruk maakt vroege detectie van sealslijtage of -storing mogelijk, waardoor onverwachte shutdowns worden voorkomen.

Uitmuntendheid in het omgaan met uitdagende vloeistoffen

Back-to-back-opstellingen excelleren in het verwerken van vluchtige, gevaarlijke of dure vloeistoffen. Ze bieden een extra beschermingslaag tegen lekken, wat zorgt voor een veiligere werking en minimaliseert productverlies. Deze configuratie past zich goed aan toepassingen met wisselende drukomstandigheden aan, en kan fluctuaties effectiever opvangen dan andere afdichtingstypen.

Nadelen van een back-to-back-opstelling

Onderhouds- en installatie-uitdagingen

Back-to-back mechanische afdichtingsopstellingen vereisen meer onderhoud vanwege hun complexiteit. Installatie- en uitlijningsproblemen kunnen de downtime tijdens reparaties of vervangingen vergroten. Schade aan het afdichtingsvlak kan optreden als de druk van de barrièrevloeistof daalt tot onder de procesvloeistofdruk, wat leidt tot verontreiniging en falen van de afdichting.

Kostenoverwegingen

Deze configuraties zijn duurder dan enkele afdichtingen of tandemopstellingen vanwege het ingewikkelde ontwerp en extra componenten. Reserveonderdelen en onderhoudskosten stapelen zich in de loop van de tijd op. Back-to-back afdichtingen nemen meer axiale ruimte in beslag, waardoor hun gebruik in bepaalde pomptypen of beperkte omgevingen wordt beperkt.

Gevoeligheid voor asuitlijning

Gevoeligheid voor asdoorbuiging en verkeerde uitlijning is een zorg voor back-to-back afdichtingen. Juiste asondersteuning en uitlijning zijn cruciaal om voortijdige slijtage en falen van afdichtingsvlakken te voorkomen. Het complexe ontwerp en de extra componenten dragen bij aan hogere initiële kosten en doorlopende onderhoudskosten.

Beheer van barrièrevloeistofsystemen

Drukschommelingen of onvoldoende vloeistoftoevoer kunnen de integriteit van de afdichting in gevaar brengen en tot systeemstoringen leiden.

Toepassingen van Back-to-Back-arrangement

Toepassingen in de chemische en farmaceutische industrie

Back-to-back mechanische afdichtingsopstellingen zijn uitstekend geschikt voor toepassingen die een strikte procesvloeistofbeheersing vereisen. Deze afdichtingen zijn gangbaar in industrieën die gevaarlijke, giftige of dure vloeistoffen verwerken. Chemische verwerkingsfabrieken gebruiken ze voor reactoren en mixers die omgaan met corrosieve stoffen. Farmaceutische fabrikanten gebruiken back-to-back afdichtingen om gevoelige geneesmiddelen te beschermen tegen verontreiniging tijdens de productie.

Gebruik in de olie-, gas-, voedings- en papierindustrie

Olie- en gasraffinaderijen implementeren deze regelingen in pompen die vluchtige koolwaterstoffen verwerken, wat de veiligheid verbetert en productverlies voorkomt. Voedsel- en drankproductiefaciliteiten gebruiken back-to-back afdichtingen om hygiënenormen te handhaven en productverontreiniging te voorkomen. Pulp- en papierfabrieken vertrouwen op deze afdichtingen om schurende slurries te verwerken en lekkage te minimaliseren.

Toepassingen in energieopwekking, waterzuivering en lucht- en ruimtevaart

De energieopwekkingssector gebruikt back-to-back seals in ketelvoedingspompen en turbinetoepassingen, waar hoge druk en temperaturen gebruikelijk zijn. Waterzuiveringsinstallaties gebruiken deze regelingen om pompen af te dichten die verschillende chemicaliën en afvalwater verwerken. De lucht- en ruimtevaartindustrie gebruikt back-to-back seals in brandstofpompen en hydraulische systemen, wat zorgt voor betrouwbare prestaties onder extreme omstandigheden.

Tandem (gezicht-op-rug) opstelling

Werkingsprincipe van de tandemopstelling (van gezicht tot rug)

Tandem (face-to-back) opstellingen gebruiken twee afdichtingen voor verbeterde lekbescherming. De primaire afdichting maakt contact met de procesvloeistof, terwijl de secundaire afdichting naar de atmosfeer is gericht. Een buffervloeistof neemt de ruimte tussen deze afdichtingen in, die op een druk worden gehouden die iets lager is dan die van de procesvloeistof.

De roterende as activeert de primaire afdichting, die de procesvloeistof bevat en voorkomt dat deze in de bufferkamer terechtkomt. Kleine lekkages worden geabsorbeerd door de buffervloeistof. De secundaire afdichting blokkeert vervolgens de buffervloeistof tegen atmosferische afgifte. Deze configuratie creëert een gecontroleerde omgeving, minimaliseert verontreiniging van de procesvloeistof en vermindert emissies.

Buffervloeistof vervult meerdere functies in deze opstelling. Het smeert en koelt beide afdichtingen, waardoor hun operationele levensduur wordt verlengd. Het fungeert ook als een beschermende barrière, die de secundaire afdichting beschermt tegen direct contact met potentieel schadelijke procesvloeistoffen. In het geval van een primaire afdichtingsstoring zorgt de lagere druk van de buffervloeistof voor een gecontroleerde lekkage in de bufferkamer. Dit activeert alarmen en maakt onderhoud mogelijk voordat er een catastrofale storing optreedt.

Voordelen van de Tandem (Face-to-Back) opstelling

Drukverwerking en duurzaamheid

Tandem-opstellingen kunnen hogere drukken aan vergeleken met enkele afdichtingen, waardoor ze geschikt zijn voor veeleisende toepassingen. Ze tolereren beter asafwijkingen en trillingen, waardoor slijtage wordt verminderd en de levensduur van de afdichting wordt verlengd. Het ontwerp maakt eenvoudiger onderhoud mogelijk, omdat de primaire afdichting kan worden vervangen zonder de secundaire afdichting te verstoren of de hele assemblage te verwijderen.

Warmteafvoer en materiaalflexibiliteit

De buffervloeistof tussen de afdichtingen in een tandemopstelling verbetert de warmteafvoer, koelt de primaire afdichting en voorkomt oververhitting. Dit verlengt de levensduur van de afdichting. De configuratie biedt ook flexibiliteit in de selectie van afdichtingsmateriaal, waardoor verschillende materialen voor elke afdichting mogelijk zijn om de prestaties te optimaliseren op basis van specifieke procesomstandigheden.

Veelzijdigheid en robuustheid

Tandem (face-to-back) arrangementen bieden robuuste en veelzijdige afdichtingsoplossingen voor verschillende industriële toepassingen. Hun vermogen om hoge druk te verwerken, verbetert de betrouwbaarheid en vergemakkelijkt het onderhoud.

Nadelen van de tandemopstelling (face-to-back)

Ruimte- en ontwerpuitdagingen

Tandem (face-to-back) opstellingen vereisen meer axiale ruimte, wat uitdagingen oplevert in compacte machineontwerpen. De toegenomen lengte kan leiden tot problemen met asafbuiging, wat mogelijk de afdichtingsprestaties en levensduur in gevaar brengt. Deze configuraties omvatten twee afzonderlijke afdichtingsassemblages, wat de systeemcomplexiteit vergroot en resulteert in hogere installatie- en onderhoudskosten in vergelijking met enkele afdichtingen of andere dubbele afdichtingsopstellingen.

Beperkte inperkings- en drukmogelijkheden

Tandem-opstellingen zijn minder effectief in het inperken van procesvloeistoffen dan andere dubbele afdichtingsconfiguraties. In het geval van een defecte binnenste afdichting wordt de buitenste afdichting de enige barrière tegen lekkage, wat minder inperking biedt dan een back-to-back-opstelling. Deze systemen hebben beperkte drukmogelijkheden en verwerken doorgaans lagere drukverschillen dan back-to-back-configuraties. Deze beperking kan hun gebruik in hogedruktoepassingen beperken.

Beperkingen van thermisch beheer

Warmteafvoer is minder efficiënt in tandemopstellingen, wat de afdichtingsprestaties in temperatuurgevoelige processen beïnvloedt. De inherente beperkingen van het ontwerp in thermisch beheer kunnen de algehele betrouwbaarheid en efficiëntie van het systeem beïnvloeden.

Toepassingen van Tandem (Face-to-Back) Opstelling

Toepassingen in lichte koolwaterstoffen en vluchtige organische stoffen

Tandem-arrangementen excelleren in processen die lichte koolwaterstoffen, vluchtige organische stoffen (VOS) en vloeistoffen met een lage viscositeit en soortelijk gewicht verwerken. Deze afdichtingen minimaliseren productverontreiniging door te voorkomen dat buffervloeistof in de buitenste afdichting zich vermengt met procesvloeistof.

Variërende drukomstandigheden

Tandem seals presteren goed in wisselende drukomstandigheden. De buitenste seal vangt drukschommelingen op zonder de prestaties van de binnenste seal in gevaar te brengen. Dit maakt ze geschikt voor apparatuur met frequente start-stops of intermitterende werking.

Hogesnelheidstoepassingen

Hogesnelheidstoepassingen profiteren van de effectieve warmteafvoercapaciteiten van tandemopstellingen. In omgevingen waar incidenteel lekken acceptabel is, maar containment noodzakelijk, bieden deze afdichtingen een effectieve oplossing.

Farmaceutische en voedselverwerking

Tandemregelingen vinden toepassing in de farmaceutische en voedselverwerkende industrie. Hun vermogen om de zuiverheid van het product te behouden en contaminatie te voorkomen, komt overeen met de strenge hygiënevereisten in deze sectoren.

Face-to-Face-regeling

Werkingsprincipe van face-to-face-regeling

Face-to-face dubbele mechanische afdichtingsopstellingen hebben twee afdichtingen die met tegenoverliggende vlakken zijn gepositioneerd, waardoor er een afgesloten kamer tussen hen ontstaat. Deze kamer bevat een barrièrevloeistof, die integraal is voor de werking van de afdichting.

Tijdens de asrotatie werken beide afdichtingen samen om lekkage te voorkomen. De binnenste afdichting maakt contact met de procesvloeistof, terwijl de buitenste afdichting in contact staat met de atmosfeer of het secundaire containmentsysteem. De barrièrevloeistof smeert de afdichtingsvlakken, voert warmte af en handhaaft een hogere druk dan de procesvloeistof. Dit drukverschil zorgt voor lekkage naar binnen, wat bescherming biedt tegen productverlies en verontreiniging van de omgeving.

Face-to-face-opstellingen bieden bescherming tegen drooglopen. Als de druk van de barrièrevloeistof daalt, kunnen beide afdichtingen onafhankelijk van elkaar functioneren, wat een failsafe-mechanisme biedt. Dit ontwerp vergemakkelijkt eenvoudige installatie en onderhoud, waardoor afdichtingen kunnen worden vervangen zonder de andere te verstoren.

Het werkingsprincipe van de opstelling is gebaseerd op de interactie tussen afdichtingsvlakken, barrièrevloeistof en drukverschillen. Terwijl de as roteert, creëren de afdichtingsvlakken een dunne vloeistoffilm, waardoor wrijving en slijtage worden geminimaliseerd. De hogere druk van de barrièrevloeistof dwingt deze in de opening tussen de afdichtingsvlakken, waardoor een stabiele vloeistofafdichting ontstaat. Deze vloeistofafdichting voorkomt dat procesvloeistof ontsnapt en externe verontreinigingen binnendringen.

Voordelen van een face-to-face-regeling

Bescherming tegen asafbuiging

Face-to-face dubbele mechanische afdichtingsopstellingen beschermen tegen asafbuiging. De nabijheid van afdichtingsvlakken handhaaft de uitlijning onder uitdagende bedrijfsomstandigheden. Deze configuratie vereenvoudigt installatie en onderhoud, vermindert downtime en vergemakkelijkt het onderhoud van de afdichting zonder de uitlijning van de apparatuur te verstoren.

Verbeterde warmteafvoer

Warmteafvoer verbetert met face-to-face-opstellingen. Barrièrevloeistof tussen afdichtingen verwijdert warmte die wordt gegenereerd door wrijving van het afdichtingsvlak, waardoor de levensduur van de afdichting wordt verlengd en de prestaties worden verbeterd. Deze configuratie tolereert omgekeerde drukscenario's, waardoor deze geschikt is voor toepassingen met frequente drukschommelingen.

Compact ontwerp

Face-to-face seals hebben een compact ontwerp, waardoor er minder axiale ruimte nodig is dan bij andere opstellingen. Deze eigenschap maakt ze ideaal voor apparatuur met beperkte installatieruimte. Het verminderde totale sealgewicht is gunstig voor bepaalde toepassingen waarbij het minimaliseren van massa cruciaal is.

Verhoogde levensduur en betrouwbaarheid

De efficiëntie van de opstelling in warmtebeheer en drukbehandeling draagt bij aan een langere levensduur en betrouwbaarheid van de afdichting. Dit vertaalt zich in een lagere onderhoudsfrequentie en operationele kosten voor industriële processen die face-to-face dubbele mechanische afdichtingen gebruiken.

Nadelen van een face-to-face-afspraak

Thermische vervorming en drukbeperkingen

Thermische vervormingsgevoeligheid neemt toe, wat leidt tot schade aan het afdichtingsvlak en verhoogde lekkage. Lagere drukcapaciteit vergeleken met back-to-back-configuraties beperkt het gebruik in hogedruktoepassingen.

Installatie- en onderhoudsuitdagingen

Installatie- en onderhoudsuitdagingen ontstaan door de verminderde toegankelijkheid van de binnenste afdichtingsvlakken. Dit bemoeilijkt inspectie en vervanging, wat mogelijk leidt tot meer downtime en onderhoudskosten. Opgesloten vloeistof tussen de afdichtingsvlakken kan een hydraulische blokkering veroorzaken, waardoor het openen van de afdichting wordt belemmerd en het risico bestaat dat het vlak tijdens het opstarten beschadigd raakt.

Gevoeligheid voor asdoorbuiging en verkeerde uitlijning

Gevoeligheid voor asdoorbuiging en verkeerde uitlijning beïnvloedt de afdichtingsprestaties en levensduur in face-to-face-opstellingen. De vereiste axiale ruimte kan het gebruik in compacte apparatuurontwerpen beperken, waardoor de toepassing in ruimtebeperkte omgevingen wordt beperkt.

Toepassingen van face-to-face-arrangementen

Voordelen van lage druk en thermische uitzetting

Toepassingen met een laag drukverschil profiteren van face-to-face-opstellingen. Ze beheren thermische expansie effectief door axiale asbewegingen te accommoderen. Toepassingen met corrosieve of schurende media zijn gunstig voor deze opstelling, omdat het de kwetsbare buitenste afdichting beschermt tegen directe blootstelling aan agressieve procesvloeistoffen.

Verticale pompen en lichte koolwaterstoffen

Verticale pompen die lichte koolwaterstoffen of vluchtige organische stoffen verwerken, maken vaak gebruik van face-to-face afdichtingen. Deze afdichtingen zorgen voor smering van het oppervlak, zelfs als de pomp inactief is, waardoor drooglopen wordt voorkomen en de levensduur van de afdichting wordt verlengd. Apparatuur die vaak wordt gecycled, profiteert van face-to-face-opstellingen, omdat ze de slijtage van het afdichtingsoppervlak minimaliseren tijdens opstart- en afsluitprocedures.

Het selecteren van de optimale dubbele afdichtingsopstelling

Vloeibare eigenschappen

Vloeistofeigenschappen beïnvloeden de keuze van de dubbele mechanische afdichting aanzienlijk. Viscositeit beïnvloedt het vermogen van de afdichting om een stabiele vloeistoffilm te behouden. Vloeistoffen met een hogere viscositeit vereisen bredere afdichtingsvlakken en diepere groeven voor een goede smering.

Temperatuur heeft invloed op de prestaties van het afdichtingsmateriaal en de viscositeit van de vloeistof. Afdichtingsmaterialen moeten bestand zijn tegen het bedrijfstemperatuurbereik zonder degradatie of overmatige thermische uitzetting.

Corrosiviteit van vloeistoffen dicteert de keuze van het afdichtingsvlak en het elastomeermateriaal. Materialen die bestand zijn tegen chemische aantasting voorkomen voortijdig falen van de afdichting.

Vloeistofkristallisatie of polymerisatieneigingen kunnen de afdichtingsprestaties beïnvloeden. Speciale afdichtingsontwerpen of barrièrevloeistofsystemen kunnen nodig zijn om ophoping op afdichtingsvlakken te voorkomen.

Bij schurende vloeistoffen zijn mogelijk hardere afdichtingsmaterialen of speciale afdichtingsontwerpen nodig om slijtage te minimaliseren en de levensduur van de afdichting te verlengen.

Druk

Procesdruk en barrièrevloeistofdruk beïnvloeden de selectie van dubbele mechanische afdichtingsopstellingen. Hogedruktoepassingen vereisen tandemafdichtingen, die beter bestand zijn tegen verhoogde spanning dan face-to-face-configuraties. Extreem hoge drukken vereisen back-to-back-opstellingen voor optimale drukweerstand.

Lagedrukscenario's bieden meer flexibiliteit. Face-to-face-afspraken blijken kosteneffectief en gemakkelijker te onderhouden, waardoor ze geschikt zijn voor verschillende industrieën.

Temperatuur

De procesvloeistof en de temperaturen van de afdichtingskamer beïnvloeden de keuze. Hoge temperaturen hebben invloed op afdichtingsmaterialen, smeermiddelen en de algehele prestaties.

Tandem-opstellingen met koeler buffervloeistof zijn geschikt voor toepassingen met hoge temperaturen. Deze configuratie voert warmte af en beschermt de buitenste afdichting tegen thermische stress. Back-to-back-opstellingen met onder druk staande barrièrevloeistof blinken uit in extreme temperatuuromstandigheden en bieden verbeterde koeling en smering voor beide afdichtingsvlakken.

Temperatuurschommelingen vereisen overweging. Snelle veranderingen veroorzaken thermische schokken, die mogelijk afdichtingscomponenten beschadigen. Face-to-back-configuraties met flexibele montage passen thermische cycli effectief toe.

Snelheid

Hogesnelheidstoepassingen boven 3600 RPM vereisen gebalanceerde afdichtingsontwerpen om centrifugale krachten te verminderen en stabiliteit te behouden. Deze ontwerpen minimaliseren warmteontwikkeling en slijtage.

Lage snelheidsbewerkingen onder 1.000 RPM maken eenvoudigere afdichtingsregelingen mogelijk vanwege verminderde dynamische krachten. Voldoende smering en koeling zijn essentieel, omdat lagere snelheden de vloeistofcirculatie in de afdichtingskamer kunnen beperken.

Toepassingen met gemiddelde snelheid tussen 1.000 en 3.600 RPM bieden meer flexibiliteit in de keuze van afdichtingsopstellingen. Houd bij het selecteren rekening met druk, temperatuur en vloeistofeigenschappen naast snelheid.

Pas de materialen van het afdichtingsvlak en de veerbelasting aan op de bedrijfssnelheid. Hogere snelheden kunnen hardere materialen van het afdichtingsvlak en aangepaste veerspanning vereisen om goed afdichtingscontact te behouden zonder overmatige slijtage.

Ruimtebeperkingen

Face-to-face configuraties nemen minder axiale ruimte in beslag, wat geschikt is voor compacte machines, maar meer radiale ruimte vereist voor afdichtingscomponenten. Back-to-back-opstellingen vereisen meer axiale ruimte, maar bieden voordelen in radiale ruimtevereisten, waardoor ze geschikt zijn voor scenario's met beperkte radiale ruimte. Tandem-opstellingen vereisen de meeste axiale ruimte, ongeschikt voor apparatuur met nauwe axiale beperkingen.

Houd rekening met ruimte voor hulpsystemen, waaronder leidingen en reservoirs voor circulatie van barrièrevloeistof. Sommige regelingen vereisen uitgebreide ondersteuningssystemen, wat van invloed is op de totale ruimtebehoefte. Zorg voor voldoende ruimte voor het vervangen van afdichtingen en onderhoudstaken.

Kosten

De initiële investering moet worden afgewogen tegen de operationele kosten op de lange termijn. Face-to-face-afspraken hebben vaak lagere initiële kosten, maar vereisen vaker onderhoud. Back-to-back-configuraties hebben mogelijk hogere initiële kosten, maar bieden betere prestaties en een langere levensduur, waardoor de totale kosten op den duur mogelijk worden verlaagd.

Veelgestelde vragen

Hoe vaak moeten dubbele mechanische afdichtingen worden geïnspecteerd en onderhouden?

Dubbele mechanische afdichtingen moeten elke 3-6 maanden worden geïnspecteerd en jaarlijks worden onderhouden. De aanbevelingen van de fabrikanten moeten echter worden gevolgd, aangezien de inspectiefrequentie kan variëren op basis van gebruik en bedrijfsomstandigheden.

Wat zijn de typische kosten voor het installeren van dubbele mechanische afdichtingen?

Installatiekosten voor dubbele mechanische afdichting variëren doorgaans van $1.000 tot $10.000+. Prijzen variëren op basis van afdichtingsgrootte, materialen, complexiteit en arbeid.

Kunnen dubbele mechanische afdichtingen achteraf op bestaande apparatuur worden gemonteerd?

Dubbele mechanische afdichtingen kunnen worden aangepast aan bestaande apparatuur, afhankelijk van compatibiliteitsfactoren zoals asgrootte, behuizingsafmetingen en beschikbare ruimte. Professionele beoordeling wordt aanbevolen om de haalbaarheid voor specifieke machines te bepalen.