Wat is het verschil tussen een mechanische afdichting met en zonder druk?

Mechanische afdichtingen zijn kritische componenten in de machine-industrie, die worden gebruikt om lekkage te voorkomen en de systeemintegriteit in roterende apparatuur te behouden. Hoewel alle mechanische afdichtingen dit primaire doel dienen, kunnen ze grofweg worden onderverdeeld in twee typen op basis van hun ontwerp en werkingsprincipes: druk- en niet-drukafdichtingen.

Deze blogpost gaat dieper in op de fundamentele verschillen tussen deze twee soorten afdichtingen, waarbij factoren als vloeistofcompatibiliteit, drukdynamiek, lekgedrag, complexiteit en typische toepassingen worden onderzocht. Door de verschillen en voordelen van elk type te begrijpen, kunnen ingenieurs en onderhoudsprofessionals weloverwogen beslissingen nemen bij het selecteren en implementeren mechanische afdichtingen in hun systemen.

Wat is een mechanische afdichting onder druk?

Een mechanische afdichting onder druk, ook wel een extern onder druk staande afdichting genoemd, is een type mechanische afdichting dat afhankelijk is van een externe vloeistofbron om een hogere druk in de afdichtingsholte te handhaven dan de procesvloeistof. Deze externe vloeistof, doorgaans een schone, compatibele vloeistof of gas, wordt in de afdichtingskamer gebracht met een druk die iets hoger is dan de pakkingbusdruk.

De onder druk staande vloeistof creëert een positief drukverschil over de afdichtingsvlakken, waardoor de schone barrièrevloeistof van de afdichtingsholte in de procesvloeistof stroomt. Deze positieve uitgaande stroming voorkomt dat procesvloeistof de afdichtingskamer binnendringt, waardoor de afdichtingsvlakken worden beschermd tegen verontreiniging en de levensduur van de afdichting wordt verlengd.

Onder druk staande mechanische afdichtingen worden vaak gebruikt in toepassingen met vuile, schurende of corrosieve procesvloeistoffen, evenals in omgevingen met hoge druk of hoge temperaturen. De externe druk helpt een stabiele vloeistoffilm tussen de afdichtingsvlakken te behouden, waardoor slijtage wordt verminderd en de afdichtingsprestaties worden verbeterd.

Wat is een drukloze mechanische afdichting?

Een drukloze mechanische afdichting, ook wel een zelf-energiserende afdichting of een conventionele mechanische afdichting genoemd, werkt zonder een externe drukbron. Bij dit type afdichting wordt de afdichtingsactie bereikt door een combinatie van veerkracht en hydraulische druk die door de procesvloeistof zelf wordt gegenereerd.

De afdichting bestaat uit een stationair en een roterend vlak, waarbij het stationaire vlak doorgaans veerbelast is om contact te houden met het roterende vlak. Terwijl de as roteert, komt de procesvloeistof de afdichtingskamer binnen en genereert hydraulische druk die de afdichtingsvlakken naar elkaar toe duwt, waardoor er een dunne vloeistoffilm tussen hen ontstaat. Deze vloeistoffilm helpt de vlakken te smeren en direct contact te voorkomen, waardoor wrijving en slijtage worden verminderd.

Niet-drukbestendige mechanische afdichtingen zijn over het algemeen eenvoudiger van ontwerp en goedkoper vergeleken met drukbestendige afdichtingen. Ze zijn geschikt voor toepassingen met schone, niet-schurende procesvloeistoffen en gematigde bedrijfsomstandigheden. Omdat de afdichtingseffectiviteit echter afhankelijk is van de druk en eigenschappen van de procesvloeistof, kunnen niet-drukbestendige afdichtingen lekken als de vloeistofdruk onder een bepaald niveau daalt of als de vloeistof schurende deeltjes bevat die de afdichtingsvlakken kunnen beschadigen.

Belangrijkste verschillen tussen mechanische afdichtingen met en zonder druk

Mechanische afdichtingen met en zonder druk verschillen op een aantal belangrijke punten, waaronder het type vloeistof, de drukverhouding, de lekkagerichting, het primaire doel, de toepassingen, het afdichtingsondersteuningssysteem en de complexiteit en kosten.

Vloeistoftype

Onder druk staande mechanische afdichtingen zijn geschikt voor het verwerken van een breed scala aan vloeistoffen, waaronder vloeistoffen, gassen en multifasevloeistoffen. Deze afdichtingen kunnen effectief vloeistoffen met verschillende eigenschappen bevatten, zoals hoge viscositeit, hoge temperatuur of corrosieve aard.

Aan de andere kant zijn drukloze mechanische afdichtingen primair ontworpen voor vloeistoftoepassingen en zijn ze mogelijk niet geschikt voor het verwerken van gassen of meerfasevloeistoffen.

Drukrelatie

Bij mechanische afdichtingen onder druk is de vloeistofdruk in de afdichtingskamer hoger dan de atmosferische druk rondom de afdichting. Dit drukverschil helpt een positieve afdichting te behouden en lekkage te voorkomen.

Omgekeerd werken drukloze mechanische afdichtingen met een vloeistofdruk in de afdichtingskamer die gelijk is aan of lager is dan de atmosferische druk.

Lekkagerichting

Vanwege de drukverhouding zijn mechanische afdichtingen onder druk ontworpen om vloeistof in de afdichtingskamer te houden, waardoor lekkage naar de atmosfeer wordt voorkomen. Als er lekkage optreedt, wordt deze doorgaans teruggeleid naar de procesvloeistof.

Daarentegen laten drukloze mechanische afdichtingen een gecontroleerde hoeveelheid lekkage van de procesvloeistof naar de atmosfeer toe, die vervolgens wordt verzameld of afgevoerd.

Primair doel

Het primaire doel van mechanische afdichtingen onder druk is om een robuuste afdichtingsoplossing te bieden voor kritische toepassingen waarbij vloeistofbeheersing van het grootste belang is. Deze afdichtingen zijn ontworpen om lekkage te minimaliseren of te elimineren, zelfs onder uitdagende omstandigheden.

Mechanische afdichtingen zonder druk bieden daarentegen een betrouwbare afdichtingsoplossing en staan een kleine hoeveelheid gecontroleerde lekkage toe voor smering en koeling van de afdichtingsvlakken.

Toepassingen

Onder druk staande mechanische afdichtingen worden veelvuldig gebruikt in industrieën zoals olie en gas, petrochemie, chemische verwerking en energieopwekking, waar vloeistoffen met hoge druk en hoge temperaturen worden aangetroffen. Deze afdichtingen zijn zeer geschikt voor toepassingen met gevaarlijke of milieugevoelige vloeistoffen.

Drukloze mechanische afdichtingen worden vaak gebruikt in toepassingen met lagere druk- en temperatuurvereisten, zoals waterpompen, algemene industriële pompen en mengers.

Seal-ondersteuningssysteem

Onder druk staande mechanische afdichtingen vereisen vaak een afdichtingsondersteuningssysteem om de benodigde vloeistofdruk en -temperatuur in de afdichtingskamer te handhaven. Dit systeem kan componenten omvatten zoals barrièrevloeistofreservoirs, drukregelaars en warmtewisselaars.

Voor drukloze mechanische afdichtingen is doorgaans geen uitgebreid afdichtingsondersteuningssysteem nodig, omdat ze voor de smering en koeling afhankelijk zijn van de procesvloeistof zelf.

Complexiteit en kosten

Vanwege de extra componenten en ontwerpoverwegingen die vereist zijn voor mechanische afdichtingen onder druk, zijn ze vaak complexer en duurder dan mechanische afdichtingen zonder druk. Het afdichtingsondersteuningssysteem draagt bij aan de algehele complexiteit en kosten van de afdichtingsoplossing.

Mechanische afdichtingen zonder druk hebben een eenvoudiger ontwerp en minder componenten, waardoor ze kosteneffectiever zijn voor toepassingen waarbij een kleine hoeveelheid gecontroleerde lekkage acceptabel is.