Soorten asafdichtingen

Mechanische afdichtingen

Todd

2024-08-16

Contact maken met zeehonden

Contactafdichtingen zijn een populaire keuze voor veel roterende toepassingen en bieden effectieve afdichting door direct contact tussen het afdichtingsoppervlak en de roterende as. Deze afdichtingen zijn ontworpen om asdoorbuiging, uitloop en thermische uitzetting op te vangen, terwijl een constante afdichtingsinterface wordt gehandhaafd. De meest voorkomende typen contactafdichtingen zijn radiale lipafdichtingen, mechanische afdichtingen en compressiepakkingen.

Radiale lipafdichtingen

Radiale lipafdichtingen, ook bekend als roterende asafdichtingen of oliekeerringen, zijn het meest gebruikte type asafdichting. Ze hebben een flexibele afdichtingslip die contact houdt met het asoppervlak, waardoor vloeistoflekkage wordt voorkomen. De afdichtingslip is doorgaans gemaakt van elastomere materialen zoals NBR, FKM of PTFE en kan een kousenbandveer bevatten om een consistente afdichtingsdruk te garanderen.

Radiale lipafdichtingen zijn verkrijgbaar in verschillende ontwerpen, waaronder configuraties met één lip, dubbele lip en meerdere lip, die voldoen aan verschillende toepassingsvereisten. Ze worden vaak gebruikt in automobiel-, industriële en maritieme toepassingen, zoals krukassen van motoren, transmissieassen en pompassen.

Mechanische afdichtingen

Mechanische afdichtingen zijn zeer technisch ontwikkelde afdichtingsoplossingen die bestaan uit twee vlakke afdichtingsoppervlakken, een stationair oppervlak en een roterend oppervlak, die in contact worden gehouden door veerdruk en vloeistofdruk. De afdichtingsoppervlakken zijn doorgaans gemaakt van harde, slijtvaste materialen zoals siliciumcarbide, wolfraamcarbide of keramiek.

Mechanische afdichtingen bieden superieure afdichtingsprestaties vergeleken met lipafdichtingen, waardoor ze geschikt zijn voor veeleisende toepassingen met hoge druk, temperaturen en rotatiesnelheden. Ze worden vaak gebruikt in pompen, compressoren, mixers en andere roterende apparatuur in industrieën zoals olie en gas, chemische verwerking en energieopwekking.

Compressiepakkingen

Compressiepakkingen zijn traditionele afdichtingsoplossingen die bestaan uit gevlochten of gedraaide strengen pakkingmateriaal, zoals PTFE, grafiet of aramidevezels. Het pakkingmateriaal wordt in de pakkingbus geperst, waardoor een afdichting ontstaat tussen de roterende as en de behuizing.

Hoewel compressiepakkingen grotendeels zijn vervangen door geavanceerdere afdichtingstechnologieën, worden ze nog steeds gebruikt in bepaalde toepassingen, met name in oudere apparatuur of in situaties waarin onderhoudsgemak en lage kosten prioriteit hebben. Compressiepakkingen moeten echter regelmatig worden aangepast en vervangen om een effectieve afdichting te behouden.

Contactloze afdichtingen

Niet-contacterende afdichtingen, zoals de naam al doet vermoeden, vertrouwen niet op direct contact tussen de afdichtingscomponenten en de roterende as. In plaats daarvan gebruiken ze labyrintpaden, vloeistofdynamica of magnetische velden om een afdichtend effect te creëren. Niet-contacterende afdichtingen hebben de voorkeur in toepassingen waar lage wrijving, hoge rotatiesnelheden of minimale slijtage vereist zijn. De meest voorkomende typen niet-contacterende afdichtingen zijn labyrintafdichtingen, zwevende ringafdichtingen en magnetische vloeistofafdichtingen.

Labyrint zeehonden

Labyrintafdichtingen bestaan uit een reeks nauwe spelingen en ingewikkelde passages die een kronkelig pad voor de vloeistof creëren, waardoor lekkage moeilijk kan optreden. Het afdichtende effect wordt bereikt door een combinatie van centrifugale kracht, vloeistofdynamica en de drukval over de afdichting.

Labyrintafdichtingen zijn geschikt voor toepassingen met hoge snelheid en kunnen een breed scala aan temperaturen en drukken aan. Ze worden vaak gebruikt in gasturbines, compressoren en stoomturbines, waar hun contactloze ontwerp wrijving en slijtage minimaliseert.

Drijvende ringafdichtingen

Zwevende ringafdichtingen, ook wel bekend als busafdichtingen of ringafdichtingen, bestaan uit een zwevende ring die zich tussen de roterende as en de stationaire behuizing bevindt. De ring is doorgaans gemaakt van een slijtvast materiaal, zoals koolstofgrafiet of PTFE, en is ontworpen om vrij te zweven in de radiale richting.

Het afdichtende effect wordt bereikt door een combinatie van centrifugale kracht en vloeistofdynamica, waarbij de zwevende ring fungeert als een barrière tegen vloeistoflekkage. Zwevende ringafdichtingen zijn geschikt voor toepassingen met hoge snelheid en kunnen asafbuiging en verkeerde uitlijning opvangen.

Magnetische vloeistofafdichtingen

Magnetische vloeistofafdichtingen maken gebruik van een ferrofluid, een suspensie van magnetische deeltjes in een dragervloeistof, om een vloeibare O-ring rond de as te creëren. De ferrofluid wordt op zijn plaats gehouden door een permanente magneet, waardoor een strakke afdichting ontstaat die lekkage voorkomt.

Magnetische vloeistofafdichtingen bieden verschillende voordelen, waaronder lage wrijving, hoge afdichtingsefficiëntie en het vermogen om asafwijkingen en slingering te tolereren. Ze worden vaak gebruikt in hoogvacuümtoepassingen, zoals halfgeleiderproductieapparatuur en ruimtetechnologie.

Overwegingen bij het selecteren van afdichtingen

Bedrijfsomstandigheden

Druk: De afdichting moet bestand zijn tegen de maximale druk in het systeem, zowel statisch als dynamisch.
Temperatuur: Het afdichtingsmateriaal moet compatibel zijn met het bedrijfstemperatuurbereik, zodat de eigenschappen en prestaties behouden blijven.
Snelheid: Het ontwerp van de afdichting moet geschikt zijn voor de rotatiesnelheid van de as, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals middelpuntvliedende kracht en warmteontwikkeling.
Uitloop: De afdichting moet eventuele uitloop of verkeerde uitlijning van de as opvangen zonder dat dit ten koste gaat van de afdichtingseffectiviteit.

Vloeibare eigenschappen

Viscositeit: De afdichting moet bestand zijn tegen de viscositeit van de vloeistof, zodat een goede smering en afdichting worden gewaarborgd.
Reinheid: Bij het ontwerp van de afdichting moet rekening worden gehouden met de reinheid van de vloeistof, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals deeltjesverontreiniging en filtratievereisten.
Slijtvastheid: Als de vloeistof schurende deeltjes bevat, moet het afdichtingsmateriaal slijtvast zijn om overmatige slijtage en lekkage te voorkomen.
Chemische reactiviteit: Het afdichtingsmateriaal moet chemisch compatibel zijn met de vloeistof om degradatie te voorkomen en langdurige prestaties te garanderen.

Omgevingsfactoren

Stof: In stoffige omgevingen zijn afdichtingen met extra stoflippen of labyrintontwerpen mogelijk nodig om binnendringen van deeltjes en voortijdige slijtage te voorkomen.
Vocht: Afdichtingen die aan vocht of water worden blootgesteld, moeten zo worden ontworpen dat corrosie wordt voorkomen en de afdichtingseffectiviteit onder natte omstandigheden behouden blijft.
Trillingen: Bij toepassingen met hoge trillingsniveaus moet het afdichtingsontwerp robuust genoeg zijn om contact te houden en lekkage te voorkomen.

As- en behuizinginterface

Oppervlakteafwerking: De oppervlakteafwerking van de as moet geschikt zijn voor het type afdichting, zodat een goed contact wordt gegarandeerd en slijtage tot een minimum wordt beperkt.
Concentriciteit: De afdichtingsbehuizing en de as moeten concentrisch zijn om ongelijkmatige slijtage en lekkage te voorkomen.
Thermische uitzetting: Het ontwerp van de afdichting moet rekening houden met eventuele verschillen in thermische uitzetting tussen de as en de behuizingsmaterialen om de afdichting effectief te houden.

Lekkagepercentage en levensverwachting

Lekkagepercentage: Het type en het materiaal van de afdichting moeten worden geselecteerd om het gewenste lekkagepercentage te bereiken, rekening houdend met factoren zoals vloeistofeigenschappen en bedrijfsomstandigheden.
Levensduurverwachting: Het ontwerp en het materiaal van de afdichting moeten zo worden gekozen dat ze de verwachte levensduur garanderen, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals slijtage, degradatie en onderhoudsintervallen.

Gemak van installatie en onderhoud

Installatie: Het ontwerp van de afdichting moet een eenvoudige en nauwkeurige installatie mogelijk maken, waarbij minimale specialistische gereedschappen of training vereist zijn.
Onderhoud: De afdichting moet zo zijn ontworpen dat inspectie, reiniging en vervanging eenvoudig zijn, waardoor de uitvaltijd en onderhoudskosten tot een minimum worden beperkt.

Opties voor afdichtingsmateriaal

Elastomeren

Elastomeren worden veel gebruikt in asafdichtingen vanwege hun flexibiliteit, veerkracht en afdichtingseigenschappen. De meest voorkomende elastomeren die worden gebruikt in afdichtingstoepassingen zijn:

Nitril-butadieenrubber (NBR): NBR is een veelzijdig elastomeer met een goede bestendigheid tegen oliën, brandstoffen en hydraulische vloeistoffen, waardoor het geschikt is voor algemene afdichtingstoepassingen.
Fluorelastomeer (FKM): FKM biedt een uitstekende bestendigheid tegen hoge temperaturen, chemicaliën en agressieve vloeistoffen. Hierdoor is het ideaal voor veeleisende toepassingen in de chemische en petroleumindustrie.
Ethyleen-propyleen-dieen-monomeer (EPDM): EPDM staat bekend om zijn bestendigheid tegen ozon, verwering en hoge temperaturen, waardoor het geschikt is voor toepassingen buitenshuis en bij hoge temperaturen.
Polytetrafluorethyleen (PTFE): PTFE is een materiaal dat zeer chemisch bestendig is en een lage wrijving heeft. Het wordt vaak in combinatie met elastomeren gebruikt om de afdichtingsprestaties te verbeteren en slijtage te verminderen.

Thermohardende polymeren

Thermohardende polymeren zijn een andere klasse materialen die worden gebruikt in asafdichtingen en bieden een hoge sterkte, slijtvastheid en thermische stabiliteit. Veelvoorkomende thermohardende polymeren zijn:

Polyurethaan: Polyurethaanafdichtingen bieden een uitstekende slijtvastheid, scheursterkte en bestendigheid tegen oliën en oplosmiddelen, waardoor ze geschikt zijn voor veeleisende industriële toepassingen.
Polyacrylaat: Polyacrylaatafdichtingen zijn goed bestand tegen hitte, olie en chemicaliën en worden vaak gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen en agressieve vloeistoffen.

Thermoplasten

Thermoplastische materialen worden steeds vaker gebruikt in asafdichtingen vanwege hun uitstekende chemische bestendigheid, lage wrijving en hoge temperatuurstabiliteit. De meest voorkomende thermoplasten die worden gebruikt in afdichtingstoepassingen zijn:

Polytetrafluorethyleen (PTFE): PTFE is een materiaal dat zeer chemisch bestendig is en een lage wrijving heeft. Het wordt vaak gebruikt in combinatie met elastomeren of als vast afdichtingsmateriaal in veeleisende toepassingen.
Polyetheretherketon (PEEK): PEEK biedt uitstekende mechanische sterkte, slijtvastheid en chemische bestendigheid, waardoor het geschikt is voor omgevingen met hoge temperaturen en agressieve vloeistoffen.
Polyfenyleensulfide (PPS): PPS staat bekend om zijn hoge sterkte, stijfheid en chemische bestendigheid, waardoor het geschikt is voor veeleisende toepassingen in de chemische en automobielindustrie.

Gezichtsmaterialen

Bij mechanische afdichtingen zijn de oppervlaktematerialen van cruciaal belang voor het garanderen van effectieve afdichting en prestaties op de lange termijn. De meest voorkomende oppervlaktematerialen die worden gebruikt bij mechanische afdichtingen zijn:

Koolstof: Koolstofgrafiet is een veelgebruikt oppervlaktemateriaal vanwege de uitstekende smeereigenschappen, chemische bestendigheid en compatibiliteit met een breed scala aan vloeistoffen.
Siliciumcarbide: Siliciumcarbide biedt een hoge hardheid, slijtvastheid en chemische bestendigheid, waardoor het geschikt is voor veeleisende toepassingen met schurende vloeistoffen of hoge druk.
Wolfraamcarbide: Wolfraamcarbide staat bekend om zijn hoge hardheid, slijtvastheid en compatibiliteit met een breed scala aan vloeistoffen, waardoor het geschikt is voor toepassingen met hoge druk en hoge snelheid.
Diamantcoating: Diamantgecoate oppervlakken bieden een uitzonderlijke hardheid, slijtvastheid en lage wrijving, waardoor ze geschikt zijn voor de meest veeleisende toepassingen met schurende vloeistoffen of hoge druk.

Veelgestelde vragen

Welke verschillende soorten asafdichtingen voor maritieme toepassingen zijn er?

Marine asafdichtingen zijn ontworpen om te voorkomen dat water via de schroefas het schip binnendringt. De meest voorkomende soorten marine asafdichtingen zijn:

Lipafdichtingen: Radiale lipafdichtingen met een flexibele lip die contact houdt met het asoppervlak, waardoor er geen water kan binnendringen.
Mechanische afdichtingen: Vlakke afdichtingen die bestaan uit een stilstaand en een roterend vlak, die met elkaar in contact worden gehouden door veerdruk en vloeistofdruk.
Labyrintafdichtingen: Contactloze afdichtingen die gebruikmaken van een reeks nauwe spelingen en ingewikkelde doorgangen om een kronkelig pad voor de vloeistof te creëren, waardoor het voor water moeilijk wordt om binnen te dringen.
Balgafdichtingen: Mechanische afdichtingen met een flexibel balgelement dat asbewegingen en scheefstanden opvangt en tegelijkertijd de afdichtingseffectiviteit behoudt.

Welke soorten oliekeerringen zijn er?

Oliekeerringen, ook wel radiale lipafdichtingen genoemd, zijn ontworpen om vloeistoflekkage te voorkomen en te beschermen tegen verontreinigingen in verschillende toepassingen. De meest voorkomende soorten oliekeerringen zijn:

Enkellipsafdichtingen: Afdichtingen met één enkele afdichtingslip die contact houdt met het asoppervlak, waardoor vloeistoflekkage wordt voorkomen.
Dubbele lipafdichtingen: Afdichtingen met twee afdichtlippen zorgen voor een betere afdichting en bescherming tegen verontreinigingen.
Cassetteafdichtingen: Voorgemonteerde afdichtingen die bestaan uit een metalen behuizing, afdichtingslip en spanveer, waardoor ze eenvoudig te installeren en te vervangen zijn.
Axiale afdichtingen: afdichtingen die zijn ontworpen om axiale bewegingen af te dichten, meestal gebruikt in toepassingen met heen-en-weer bewegende assen of stangen.

Welke verschillende soorten roterende afdichtingen zijn er?

Roterende afdichtingen zijn ontworpen om vloeistoflekkage te voorkomen en de systeemdruk in roterende apparatuur te handhaven. De meest voorkomende typen roterende afdichtingen zijn:

Radiale lipafdichtingen: Afdichtingen met een flexibele afdichtingslip die contact houdt met het roterende asoppervlak, waardoor vloeistoflekkage wordt voorkomen.
Mechanische afdichtingen: Vlakke afdichtingen die bestaan uit een stilstaand en een roterend vlak, die met elkaar in contact worden gehouden door veerdruk en vloeistofdruk, en die zorgen voor een effectieve afdichting in veeleisende toepassingen.
Labyrintafdichtingen: contactloze afdichtingen die gebruikmaken van een reeks nauwe spelingen en ingewikkelde doorgangen om een kronkelig pad voor de vloeistof te creëren, waardoor lekkage bij toepassingen met hoge snelheid tot een minimum wordt beperkt.
Drijvende ringafdichtingen: Contactloze afdichtingen die bestaan uit een drijvende ring die zich tussen de roterende as en de stationaire behuizing bevindt en zorgt voor afdichting door middel van centrifugale kracht en vloeistofdynamica.