Wat is het verschil tussen contactafdichting en niet-contactafdichting?

In de machine-industrie is het selecteren van de juiste afdichtingsoplossing van het grootste belang voor het optimaliseren van de prestaties en levensduur van apparatuur. Twee primaire categorieën afdichtingen die in verschillende toepassingen worden gebruikt, zijn contactafdichtingen en contactloze afdichtingen, elk met verschillende kenmerken en voordelen.

Deze blogpost gaat dieper in op de fundamentele verschillen tussen contact- en contactloze afdichtingen, waarbij factoren als wrijving, afdichtingsmechanismen, slijtage, snelheidsvermogen, afdichtingsefficiëntie en typische toepassingen worden onderzocht. Door deze belangrijke verschillen te begrijpen, kunnen professionals in de industrie weloverwogen beslissingen nemen bij het kiezen van afdichtingen voor hun specifieke machinevereisten.

Wat is contactafdichting

Een contactafdichting is een type afdichting dat werkt door direct fysiek contact te onderhouden tussen de afdichtingsoppervlakken om lekkage te voorkomen. De afdichtingsoppervlakken zijn doorgaans gemaakt van materialen zoals elastomeren, polymeren of zachte metalen die onder druk vervormen om een strakke afdichting te creëren.

De meest voorkomende voorbeelden van contactafdichtingen zijn:

1. O-ringen: Elastomere afdichtingen met een ronde doorsnede die in groeven zitten en tussen twee oppervlakken worden samengedrukt.
2. Lipafdichtingen: Afdichtingen met een flexibele lip die tegen een as of behuizing drukt om lekkage te voorkomen.
3. Pakkingen: Platte afdichtingen van materialen zoals rubber, kurk of papier die tussen twee vaste oppervlakken worden samengedrukt.

Wat is een contactloze afdichting?

Contactloze afdichtingen, ook wel bekend als clearance seals of gap seals, werken zonder direct fysiek contact tussen de afdichtingsoppervlakken. In plaats daarvan vertrouwen ze op een kleine opening of speling tussen de roterende en stationaire componenten om lekkage te minimaliseren.

Enkele veelvoorkomende typen contactloze afdichtingen zijn:

1. Labyrint zeehonden: Een reeks afwisselende groeven en tanden die een kronkelig pad voor de vloeistof creëren, waardoor lekkage door drukval wordt verminderd.
2. Drijvende ringafdichtingen: een type mechanische verzegeling waarbij een zwevende ring tussen de roterende en stationaire componenten wordt gebruikt om een dynamische afdichting te creëren.
3. Borstelafdichtingen: Bestaan uit dicht op elkaar gepakte borstelharen die een afdichting vormen tegen een draaiende as, waardoor lekkage wordt voorkomen en wrijving tot een minimum wordt beperkt.

Contactloze afdichtingen zijn ontworpen om te werken met een gecontroleerde lekkagepercentage, wat vaak acceptabel is in toepassingen waar een kleine hoeveelheid lekkage acceptabel is. Ze bieden voordelen zoals verminderde wrijving, langere levensduur van de afdichting en de mogelijkheid om hogere snelheden en temperaturen aan te kunnen in vergelijking met contactafdichtingen.

Belangrijkste verschillen tussen contact- en niet-contactafdichtingen

Wrijving

Een van de belangrijkste verschillen tussen contact- en non-contact afdichtingen ligt in de hoeveelheid wrijving die tijdens de werking wordt gegenereerd. Contactafdichtingen, zoals mechanische afdichtingen en lipafdichtingen, vertrouwen op direct fysiek contact tussen de afdichtingsvlakken om lekkage te voorkomen. Dit contact creëert onvermijdelijk wrijving, wat kan leiden tot warmteontwikkeling en een hoger stroomverbruik.

Daarentegen zorgen contactloze afdichtingen, zoals labyrintafdichtingen en zwevende ringafdichtingen, voor een kleine opening tussen de afdichtingsoppervlakken, wat resulteert in minimale wrijving en minder warmteontwikkeling.

Afdichtingsmechanisme

Contactafdichtingen bereiken afdichting door direct fysiek contact tussen de afdichtingsoppervlakken, vaak met behulp van een combinatie van materialen met verschillende hardheidsniveaus om een strakke afdichting te garanderen. De afdichtingseffectiviteit is afhankelijk van factoren zoals oppervlakteafwerking, contactdruk en de gebruikte materialen.

Non-contact seals vertrouwen daarentegen op een ander afdichtingsmechanisme. Ze creëren een kronkelig pad voor de vloeistof, met behulp van een reeks holtes, groeven of kamers om lekkage te verminderen. De afdichtingsefficiëntie van non-contact seals wordt beïnvloed door het ontwerp van de afdichtingsgeometrie en de bedrijfsomstandigheden.

Slijtage

De aanwezigheid van wrijving in contactafdichtingen leidt na verloop van tijd tot verhoogde slijtage van de afdichtingsoppervlakken. Naarmate de afdichtingsoppervlakken tegen elkaar wrijven, slijten ze geleidelijk, waardoor de afdichtingseffectiviteit afneemt en er mogelijk een storing optreedt.

Non-contact seals ervaren aanzienlijk minder slijtage door het ontbreken van direct contact tussen de afdichtingsoppervlakken. Dit resulteert in een langere levensduur van de seal en verminderde onderhoudsvereisten vergeleken met contact seals.

Snelheidsvermogen

De snelheidscapaciteit van contactafdichtingen wordt over het algemeen beperkt door de hoeveelheid wrijving en warmte die wordt gegenereerd bij hoge rotatiesnelheden. Overmatige warmte kan thermische vervorming, materiaaldegradatie en voortijdig falen van de afdichtingscomponenten veroorzaken. Als gevolg hiervan worden contactafdichtingen doorgaans gebruikt in toepassingen met matige snelheidsvereisten.

Contactloze afdichtingen, met hun lage wrijvingseigenschappen, zijn zeer geschikt voor toepassingen met hoge snelheid. De afwezigheid van direct contact zorgt ervoor dat ze op hogere rotatiesnelheden kunnen werken zonder overmatige hitte te genereren of significante slijtage te ervaren.

Afdichtingsrendement

Contactafdichtingen kunnen, wanneer ze goed zijn ontworpen en onderhouden, een uitstekende afdichtingsefficiëntie bieden. Het directe contact tussen de afdichtingsoppervlakken creëert een strakke barrière tegen vloeistoflekkage, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die een hoge mate van afdichtingsprestatie vereisen. De afdichtingsefficiëntie van contactafdichtingen kan echter na verloop van tijd verslechteren door slijtage en schade aan de afdichtingsvlakken.

Hoewel contactloze afdichtingen niet dezelfde afdichtingsefficiëntie bieden als contactafdichtingen, kunnen ze voor veel toepassingen toch een adequate afdichtingsprestatie leveren.

Toepassingen

De keuze tussen contact- en non-contactafdichtingen hangt af van de specifieke vereisten van de toepassing. Contactafdichtingen worden vaak gebruikt in toepassingen die een hoge afdichtingsefficiëntie vereisen, zoals in pompen, compressoren en mixers. Ze zijn ook geschikt voor toepassingen met lage tot gemiddelde snelheid en omgevingen met relatief schone vloeistoffen.

Contactloze afdichtingen worden veel gebruikt in toepassingen met hoge snelheid, zoals in turbines, expanders en centrifugaalcompressoren. Ze worden ook geprefereerd in toepassingen met schurende of vuile vloeistoffen, omdat de afwezigheid van direct contact het risico op schade aan de afdichting door verontreinigingen minimaliseert.